Hallo Forum! Nach langen Recherchen im Internet zum Thema Induktionsheizung stieß ich auf die genial einfache Schaltung im Anhang. (ist unter Flyback driver by Vladimiro Mazzilli zu finden) Habe das Ganze mit 2 IRFP450 und einer doppelten übereinanderliegenden Luftspule aufgebaut. Das Netzteil ist ein Trafo+Gleichrichter+Elkos aus einem monströsen DDR- Farbfernseher, zur Sicherheit mit einem 3,5 Ohm 10A Schiebewiderstand in Reihe zur Strombegrenzung. Zum Probieren hängt alles an einem Trennregeltrafo. Der Schwingkreis funktioniert im Leerlauf bestens, mit schönen steilen Flanken in der Gate- Spannung. Die spule selbst liefert schönen Sinus mit 45kHz, ohne den Rundfunk zu stören. Die beiden Mosfets werden nicht einmal handwarm. Kommt ein Eisenteil in die spule, steigt der Stromverbrauch langsam an und das Eisen fängt geradeso zu glühen an. Wenn ich ein Eisenteil zu tief in die Spule halte, kommt der Schwingkreis außer Tritt, die schaltung zieht mächtig Strom und "klingelt". Das allein ist nicht allzu verwunderlich, weil ja die Steuerspannung mit über den Schwingkreis gebildet wird... Seltsamerweise geschieht dieses Klingeln aber nur bei erhöhter Leistung, also wenn entweder der Schiebewiderstand fast zusammengeschoben ist oder das Netzteil mehr als 40V liefert. Bis zum Klingeln sehen die Gatespannungen sauber und steilflankig aus, dann wird der Highpegel verrauscht. Hat jemand eine Ahnung, warum meine Schaltung spinnt, und ob ich was dagegen tun kann? ulf. P.S. Verwenden will ich das ganze zum Glühen von Eisenteilen, um mal schnell und ohne Feuer was schmieden oder biegen zu können.
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@ Ulf (Gast) >Dateianhang: induktion.png (5,3 KB, 1 Downloads) Das ist ein Royer Converter. Siehe auch http://www.serious-technology.de/ernsthafter_wandler.htm#Oben >Wenn ich ein Eisenteil zu tief in die Spule halte, kommt der >Schwingkreis außer Tritt, die schaltung zieht mächtig Strom und >"klingelt". Naja, irgendwann sind die Verluste im "Kern" so hoch, dass die Rückkopplung abbreisst. > Das allein ist nicht allzu verwunderlich, weil ja die >Steuerspannung mit über den Schwingkreis gebildet wird... Eben. >Seltsamerweise geschieht dieses Klingeln aber nur bei erhöhter Leistung, >also wenn entweder der Schiebewiderstand fast zusammengeschoben ist oder >das Netzteil mehr als 40V liefert. Bis zum Klingeln sehen die >Gatespannungen sauber und steilflankig aus, dann wird der Highpegel >verrauscht. >Hat jemand eine Ahnung, warum meine Schaltung spinnt, und ob ich was >dagegen tun kann? Ich würde die Steuerspannung über eine Extra Windung abgreifen, so wie es im "normalen" Royer Convertor auch gemacht wird. Denn so wie es jetzt ist, geht ein ziemlicher Teil der Leistung in deinen Z-Dioden flöten. MFG Falk
Falk Brunner wrote: > Ich würde die Steuerspannung über eine Extra Windung abgreifen, so wie > es im "normalen" Royer Convertor auch gemacht wird. Der normale Royer Converter verwendet aber auch Bipolartransistoren, die mit sehr kleinen Spannungsänderungen umgeschaltet werden. Die Mosfets brauchen dagegen >10Vss. > Denn so wie es jetzt ist, geht ein ziemlicher Teil der Leistung in deinen Z-Dioden flöten. Die Energie die in den Z-Dioden verloren geht, wird aber von den 470 Ohm Widerständen geliefert. Der Schwingkreis selbst wird kaum belastet. @ Ulf Mess mal die Amplitude und die Kurvenform kurz bevor die Schwingungen zusammenbrechen.
@ Benedikt K. (benedikt) >Der normale Royer Converter verwendet aber auch Bipolartransistoren, die >mit sehr kleinen Spannungsänderungen umgeschaltet werden. Die Mosfets >brauchen dagegen >10Vss. Stimmt. Aber An den Drains der gesperrten MOSFETs liegen so ziemlich genau Pi*Vin an, bei 50V also 157V! >Die Energie die in den Z-Dioden verloren geht, wird aber von den 470 Ohm >Widerständen geliefert. Der Schwingkreis selbst wird kaum belastet. Sicher? Glaub ich irgendwie nicht ganz. Wenn man Drain des gegenüberliegenden MOSFETS 150V anliegen, und die direkt per Diode auf das Gate gehen, wie soll das zusammenpassen? Ich hab die Schaltung auch schon mehrfach mit MOSFETs gesehen, abberdings mit KLEINEN Betriebsspannungen von max. 12V. MFG Falk
@Falk Schau dir mal die Schaltung oben an, da sind 2 Dioden drin...
@ Benedikt K. (benedikt)
>Schau dir einfach mal die Schaltung oben an, da sind 2 Dioden drin...
Ahhhhh, jetzt wird mir das klar :-0
OK, ich ziehe meine Aussage zurück und behaupte das Gegenteil ;-)
MFG
Falk
Ja, der Trick mit den Dioden ist echt genial. Solange die Schwingkreisspannung über etwa 20Vss liegt, (damit beide Mosfets sauber durchgesteuert werden), schwingt die Schaltung. Die Leistung der Schaltung kann man nach oben hin problemlos steigern indem man den Schwingkreis und die Mosfets für mehr Strom auslegt und die Spannung hochdreht. Leistungen im kW Problem mit <100W Verlustleistung sind kein Problem. Ich tippe darauf, dass bei Ulf die Spannung zusammenbricht (aus welchem Grund auch immer) und die Mosfets daher nichtmehr sauber durchgesteuert werden. Ansonsten ist diese Schaltung ziemlich robust und auch kurzschlussfest: Dann steigt einfach die Frequenz soweit an, dass bis die Streuinduktivität den Strom ausreichend begrenzt.
OK, noch ein paar Gedanken. Wenn der Eisenstab tief in der Spule steckt, muss der Wandler viel Leistung bringen, logisch. D.h. aber auch, dass ein hoher Gleichstrom durch die Drossel fliesst (Warum gibts in dem Schaltplan eigentlich keine Bauteilnamen?). Wenn die Drossel in die Sättigung geht ist Feierabend, dann funktioniert der Wandler nicht mehr! Das Ding also FETT dimensionieren, oder gleich als DICKE Luftspule bauen. Aber 200uH scheinen mir ein wenige klein für 45 kHz. Ähnliches gilt für die Transistoren. Wenn der Strom zu gross wird ist auch dort irgendwann mal Schluss. Wie ist der 880 nF Kondensator aufgebaut? Hoffentliche ein GUTER, grosser Folienkondensator mit PP Dielektrikum. Besser mehrere Kondensatoren parallel, die Ströme dort sind im oberen zweistelligen Amperebereich! Mfg Falk
@ Benedikt K. (benedikt) >Ich tippe darauf, dass bei Ulf die Spannung zusammenbricht (aus welchem Netzteil zu schwach? Elko am Eingang zu klein? Die müssen auch einiges an Ripplestrom aushalten. >Ansonsten ist diese Schaltung ziemlich robust und auch kurzschlussfest: Kurzschlussfesr? Sicher? >Dann steigt einfach die Frequenz soweit an, dass bis die >Streuinduktivität den Strom ausreichend begrenzt. ??? MFg Falk
Falk Brunner wrote: > Wenn die Drossel in die Sättigung geht ist > Feierabend, dann funktioniert der Wandler nicht mehr! Das Ding also FETT > dimensionieren, oder gleich als DICKE Luftspule bauen. Aber 200uH > scheinen mir ein wenige klein für 45 kHz. > > Ähnliches gilt für die Transistoren. Wenn der Strom zu gross wird ist > auch dort irgendwann mal Schluss. Meine Erfahrung sagt, dass die Schaltung mit nahezu jeder Spule schwingt. Wenn die Spule zu schwach ist, dann macht die sich schon bemerkbar. Und eine Sättigung bei einer Luftspule ist auch schwer hinzubekommen. Ähnliches gilt für Mosfets: Heutige Mosfets können mehr Strom liefern als die Anschlussdrähte und das Gehäuse verkraften. Auch hier merkt man, wenn diese zu schwach sind. Der Strom durch die Mosfets ist auch sehr viel kleiner als der Schwingkreistrom, da die Mosfets nur die entnommene Leistung nachliefern müssen. 200µH dürfte OK sein. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, müsste die einen Scheinwiderstand von 56 Ohm haben. Bei ein paar Ampere ist das OK. > Wie ist der 880 nF Kondensator aufgebaut? Hoffentliche ein GUTER, > grosser Folienkondensator mit PP Dielektrikum. Besser mehrere > Kondensatoren parallel, die Ströme dort sind im oberen zweistelligen > Amperebereich! Ja, der Kondensator ist eindeutisch das kritischste (zusammen mit der Spule). Aber auch hier passt was ich oben geschrieben habe: Die Schaltung schwingt, man spürt einen zu hohen Strom aber deutlich an der Bauteiltemperatur. >>Ansonsten ist diese Schaltung ziemlich robust und auch kurzschlussfest: > > Kurzschlussfesr? Sicher? Ja, zumindest wenn die Auskopplung induktiv geschieht. >>Dann steigt einfach die Frequenz soweit an, dass bis die >>Streuinduktivität den Strom ausreichend begrenzt. > > ??? Ja. Dann ist quasi nur die Streuinduktivität wirksam, die dann im Prinzip parallel zum Schwingkreis geschaltet ist, und so eine Verkleinerung der Induktivität bewirkt.
@ Benedikt K. (benedikt) >Meine Erfahrung sagt, dass die Schaltung mit nahezu jeder Spule >schwingt. Sicher, aber die DROSSEL zur STROMeinspeisung ist wichig! > Wenn die Spule zu schwach ist, dann macht die sich schon >bemerkbar... Tut sie ja auch, bei höheren Lasten. >Ähnliches gilt für Mosfets: Heutige Mosfets können mehr Strom liefern >als die Anschlussdrähte und das Gehäuse verkraften. Der IRFP450 ist laut Datenblatt ein 400V, 14A Typ mit 0,4 Ohm RDSON. >Schaltung schwingt, man spürt einen zu hohen Strom aber deutlich an der >Bauteiltemperatur. ;-) Stimmt. Been there, felt it. Beitrag "Kondensatortyp mit wenig Verlusten" >Ja. Dann ist quasi nur die Streuinduktivität wirksam, die dann im >Prinzip parallel zum Schwingkreis geschaltet ist, und so eine >Verkleinerung der Induktivität bewirkt. ??? Aber der Kurzschluss der Auskoppelspule (bzw. der Eisenkern) zieht doch immer noch MASSIV Energie aus der Schaltung. Oder nicht? MFG Falk
Falk Brunner wrote: > ??? > Aber der Kurzschluss der Auskoppelspule (bzw. der Eisenkern) zieht doch > immer noch MASSIV Energie aus der Schaltung. Oder nicht? Nein. Ich habe das schon mehrfach beobachtet: Die Stromaufnahme ist bei Kurzschluss und bei Leerlauf am niedrigsten. Dazwischen steigt die Stromaufnahme deutlich an. Wenn man damit z.B. einen Zeilentrafo betriebt, dann zieht die Schaltung im Leerlauf je nach Aufbau z.B. 0,5A bei 40V. Bei einem Kurzschluss liegt der Strom nur bei 0,5-1A. Bei einem Lichtbogen steigt der Strom dagegen bis auf >10A an.
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Habe mal versucht, die Gate- Spannung am Oszi zu messen, ist so ca. 9V! Offensichtlich stimmen also die Spannungen der als ZD12 nicht? Mit 2 ZD in Reihe hängen nun ca 20V am Gate. Die Klingelei hört aber leider nicht auf. Was mir dabei auffiel: vorher hatte ich sicherheitshalber einen 1k Widerstand in Reihe zum Oszi geschaltet. Zur Messung bin ich nun direkt mit der BNC- Leitung ans Gate gegangen. Jetzt sieht man eine Art Prellen nach der steilen Flanke zum H-Pegel. Der HF- Anteil der Rechteckspannung steigt mit steigender Betriebsspannung, ansonsten bleibt alles unverändert. Bei Zuführung des dämpfenden Eisenkerns wird die steigende Flanke flacher, d.h. die Oberwellen"rutschen" die Flanke hinab. Dann beginnt das Klingeln. Langsam habe ich den Verdacht, daß dann irgendwann beide Mosfets mal kurz auf EIN schalten können und dadurch die Probleme beginnen. Werde mal versuchen, die Leitungen von den Mosfets zur Spule(jetzt ca. 10cm) einzukürzen, vielleicht wird dann alles etwas sauberer. bis dann! ulf.
Vor allem die Masse und Gateleitungen und die Dioden so kurz wie möglich machen. Die Verbindungen zur Spule sind nicht ganz so kritisch, der Schwingkreis mit den Kondensatoren wird dagegen wieder kritisch. Sind vielleicht deine Dioden zu langsam? BYV96 sind ja jetzt nicht unbedingt die schnellsten. UF400x sind da besser und dazu noch leicht zu bekommen.
@ Ulf (Gast) Kannst du bitte mal ein Foto des Aufbaus (in action) posten?
Noch mehr zur Schaltung: -alle Leiterbahnen schön fett und kurz wie möglich -2xRingkerndrosseln in Reihe aus 1200W Induktionskochfeld -4Stück WIMA FKP1 0.22µ 1200V- 650V~ direkt an Spulenenden gelötet -Elko 220µF direkt auf Platine, im Netzteil(hinter 3,5 Ohm)nochmal 9400µF Es erwärmen sich nur die Luftspule und die beiden 470 Ohm Widerstände. Der Kühlkörper und die Transistoren werden bei Heizleistung nur handwarm. Vielleicht sind die dioden wirklich nicht schnell genug, werde bei der nächsten Bestellung mal mit dran denken. Grundlegend: Vielleicht sollte ich die Schwingspulen und die Arbeitsspule doch voneinander trennen. Der Vorteil meiner wilden Luftspulenvariante gefiel mir aber wegen der unüberbietbaren Einfachheit. Woher bekommt man eigentlich ausreichend dimensionierte Feritkerne für einen Trafo ausreichender Leistung? Am Ende sollte es schon mit ca 1000W pfeifen, um ein passables Eisenstück zu erwärmen. Mal sehen, was die Bastelei noch hervorbringt. Vielen Dank jedenfalls schon mal für die vieln Anregungen. ulf.
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Bild Leiterplatte+Spule, sieht etwas wüst aus wegen der verkürzten Leitung zur Spule.
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Und hier die Netzteilunordnung: Stelltrafo Riesenschiebewiderstand 3,5 Ohm 10A Fernsehernetzteil UNI7 zeigt: no sction in the moment.
Hallo zum Sonntag! Nach langer Suche fand ich noch 2 etwas schnellere Dioden: gleiche Probleme bei Vollast. Auch andere Veränderungen(Ferritkern zur Streuung mit in Spule usw.) brachten nix. Nun habe ich eine ganz andere Ursache für mein Problem gefunden: Die Mosfets selbst! Obwohl auch bei Betrieb an der Kippgrenze der Kühlkörper nur handwarm wurde, war der Strom offenbar zu heftig. Mit IRFP460ern (statt IRFP450) existiert das Problem mit dem "Klingeln" plötzlich nicht mehr. Man sollte eben die Ströme doch nicht unterschätzen... Nun zieht die Schaltung(Anzeige am Strlltrafo) bei 300V bis zu 2A. Der Blechwinkel glüht schon nach 15 sec schön kirschrot. Nun kann ich weiterbasteln und andere Betriebsspannungen und evtl IGBTs testen. Traumziel wäre eine Blackbox mit einem durchgeführten Keramikrohr zum Einstecken des Eisenteils. Dann kann man evtl. die Schaltung(schön gefiltert, entstört und gleichgerichtet) direkt am Netz betreiben. Mal sehen, wann der Meßwagen aufkreuzt ;-) Aber bisher sagt das Radio auf MW und LW nicht allzuviel. Ich werde berichten. ulf.
@ Ulf (Gast) >Habe mal versucht, die Gate- Spannung am Oszi zu messen, ist so ca. 9V! >Offensichtlich stimmen also die Spannungen der als ZD12 nicht? Naja, 9V reichen aber auch. >Die Klingelei hört aber leider nicht auf. Die ist in erste Näherung unkritisch. >Was mir dabei auffiel: vorher hatte ich sicherheitshalber einen 1k >Widerstand in Reihe zum Oszi geschaltet. Zur Messung bin ich nun direkt >mit der BNC- Leitung ans Gate gegangen. Jetzt sieht man eine Art Prellen >nach der steilen Flanke zum H-Pegel. Logisch. Warum wohl hat der liebe Gitt den Tastkpf erfunden? Nutze ihen in 10:1 Stellung und KURZER Masseverbindung (<1cm) und wir reden weiter. >Der HF- Anteil der Rechteckspannung steigt mit steigender >Betriebsspannung, ansonsten bleibt alles unverändert. Nöö, ein Sinus ist recht oberwellenarm ;-) Was steigt ist die Spannungsänderungsgeschwindigkeit mit steigender Amplitude, darum sieht dein Gatesignal eckiger aus. Es ist aber di selbe Frequenz. >Bei Zuführung des dämpfenden Eisenkerns wird die steigende Flanke >flacher, d.h. die Oberwellen"rutschen" die Flanke hinab. ??? Dein Eisenkern erhöht dir massiv die Induktivität der Spule, damit sinkt die Resonanzfrequenz. Das siehst du. Damit wird auch Ansteuerung der MOSFETS schlechter, weil langsamer uns weniger steilflankig. Die Schaltung ist auch nur für einenen relativ eng tolerierten Arbeitspunkt ausgelegt. >Mosfets mal kurz auf EIN schalten können und dadurch die Probleme >beginnen. Nö, die schalten nur (zu) langsam. >Werde mal versuchen, die Leitungen von den Mosfets zur Spule(jetzt ca. >10cm) >einzukürzen, vielleicht wird dann alles etwas sauberer. Glaub ich nicht. MFG Falk
@ Ulf (Gast) >Obwohl auch bei Betrieb an der Kippgrenze der Kühlkörper nur handwarm >wurde, war der Strom offenbar zu heftig. >Mit IRFP460ern (statt IRFP450) existiert das Problem mit dem "Klingeln" >plötzlich nicht mehr. Naja, ob das Klingeln direkt wirkliche in Problem war und ob es nicht nur kaschiert wird, weis man so erstmal nicht genau. Und 0,4 Ohm zu 0,22 Ohm ist kein RIESIGER Unterschied. Vielleicht hatte einer ja nen Treffer weg. >Man sollte eben die Ströme doch nicht unterschätzen... Mal gemessen? >Nun zieht die Schaltung(Anzeige am Strlltrafo) bei 300V bis zu 2A. Der Ähh 300V Vin? Das glaub ich irgendwie nicht. Die MOSFETS haben 500V VDS, bei 300Vin liegen aber bis zu Pi*300V = 940V An den Drains an. Und die Vorwiderstände der Z-Dioden haben sich dann längst verabschiedet. Ach soooo, su meinst 300V VOR deinem Trafo, der das dann auf 50V runtersetzt. Na dann ist das klar. 300V, 1A -> 600W. Sauber! ;-) >Aber bisher sagt das Radio auf MW und LW nicht allzuviel. Das wird auch schwierig bei 45kHz. Der Oszillator schwingt schon ziemlich gut sinusförmig. MFG Falk
Interessehalber versuche ich die Schaltung gerade zu simulieren. Hat das schon mal jemand anderes versucht? Bei mir schwingt die Schaltung leider nicht an. Hat jemand eine Idee was ich falsch machen könnte? Zur Simulation benutze ich SwitcherCAD. Gruß Mandrake
Hat sich erledigt. Die Drossel darf nicht ideal sein. Ein kleiner Serienwiderstand genügt. Gruß Mandrake
Mandrake wrote: > Hat sich erledigt. > Die Drossel darf nicht ideal sein. Ein kleiner Serienwiderstand genügt. Das ist ein grundlegendes Problem dieser einfachen Schaltung, das auch real auftreten kann, insbesondere bei höheren Leistungen. Beim Anlegen der Betriebsspannung schwingt der Schwingkreis noch nicht und beide MOSFETs schalten voll durch. Dadurch wird sowohl der Schwingkreis als auch die Betriebsspannung kurzgeschlossen. Der Oszillator kann nicht anschwingen, die Betriebsspannung wird bis auf einige Volt kurzgeschlossen und die Transistoren verharren in einem halbdurchlässigen Zustand, bis sie verbrennen. Jörg
Hallo! >Beim Anlegen der Betriebsspannung schwingt der Schwingkreis noch nicht und beide MOSFETs schalten voll durch. Genau das habe ich auch am Anfang gedacht, und hatte etwas mulmiges Gefühl mit meiner Luftspule... Bei den ersten Versuvchen gab es auch bisweilen diesen "Nulldurchgang", der aber wegen meines Schiebewiderstandes in der Plusleitung die Mosfets nicht mehr gekillt hat. Netztrafo aus, wieder ein- schwingt wieder. Momentan aber, mit den IRFP460, ist das Ding absolut stabil am Schwingen und läßt sich durch das Eisen in der Spule nicht mehr außer Tritt bringen. Der Schiebewiderstand ist zugeschoben. Das Häufchen mit gekillten Halbleitern wächst nicht mehr... Leider habe ich noch keinen geeigneten Shunt aufgetrieben, um die fetten Ströme in der Plusleitung angstfrei zu messen. Bei 300V2A Stelltrafo könnten das aber nach dem Netzteil mit 60V ca 10A sein, mit entsprechend höheren Spitzen. Im "normalen" Induktionskochfeld ist ein 1200V 19A IGBT mit einem LC Kreis in der Drain- Leitung direkt am Brückengleichrichter und dann mit einigen Siebereien an der Steckdose. Bei Experimenten mit etwas beiseitegeschobenem Topf schien aber die Dämpfung zu fehlen, denn der IGBT knallte durch. Offenbar waren dann durch die hohe Selbstinduktionsspannungen auch 1200V noch zu wenig. Mal sehen, was meine die Schaltung mit IGBTs direkt an gleichgerichteter Netzspannung macht. Das ist aber ein etwas umfassenderes Projekt... Übrigens: Ich weiß über Netzstrom bescheid, also: Keine Warnungen davor! Guten Abend! ulf.
Ulf wrote: > Mal sehen, was meine die Schaltung mit IGBTs direkt an gleichgerichteter > Netzspannung macht. Das ist aber ein etwas umfassenderes Projekt... Das geht nicht so einfach, da der Oszillator dann alle 10 ms nach jedem Nulldurchgang 1000-%-ig zuverlässig anschwingen muß. Nur ein einziger Aussetzer und es knallt. Dafür gibt es etwas Interessantes beim Patentamt: http://publikationen.dpma.de/DPMApublikationen/pdf_any_pgd.do?hitlistCurrent=1&docId=DE202007011745U1¤tDocId=DE202007011745U1&docDate=10.01.2008&hitlistAll=1&id=9031990 Jörg
> Ulf wrote: > >> Mal sehen, was meine die Schaltung mit IGBTs direkt an gleichgerichteter >> Netzspannung macht. Das ist aber ein etwas umfassenderes Projekt... > > Das geht nicht so einfach, da der Oszillator dann alle 10 ms nach jedem > Nulldurchgang 1000-%-ig zuverlässig anschwingen muß. Nur ein einziger > Aussetzer und es knallt. > Dafür gibt es etwas Interessantes beim Patentamt: > http://publikationen.dpma.de/DPMApublikationen/pdf_any_pgd.do?hitlistCurrent=1&docId=DE202007011745U1¤tDocId=DE202007011745U1&docDate=10.01.2008&hitlistAll=1&id=9031990 Habe noch was vergessen: Du mußt zusätzlich noch einen zuverlässigen Überspannungsschutz vorsehen, da beim Royer-Oszillator bei regulärer Netzspannung bereits 230*Wurzel(2)*Pi = 1022 V Spitzenspannung auftreten. IGBTs sind diesbezüglich weniger tolerant als MOSFEts. > Jörg
Ulf wrote: > ... > Leider habe ich noch keinen geeigneten Shunt aufgetrieben, um die fetten > Ströme in der Plusleitung angstfrei zu messen. Bei 300V2A Stelltrafo > könnten das aber nach dem Netzteil mit 60V ca 10A sein, mit entsprechend > höheren Spitzen. > Hallo Ulf, Tip: nimm keinen Shunt, sondern einen Stromwandler (der auch DC-fähig sein muß). Schau z.B. bei 1-2-3 nach Produkten der Firma LEM. Die haben sowas z.B 25 oder 50 oder 100A Meßbereich , umgesetzt auf 0-10V oder 0-20mA. Bandbreite DC ...etliche 100kHz Andere, jedoch deutlich teurere Alternative, sind Tektronix Meßsysteme. Dieren "Stromzangen" gehen von Dc bis etliche MHz. hth, Andrew PS: ultacooles Projekt was Du da hast, Respekt! Echtes DIY
Jörg R. wrote: > Dafür gibt es etwas Interessantes beim Patentamt: > http://publikationen.dpma.de/DPMApublikationen/pdf_any_pgd.do?hitlistCurrent=1&docId=DE202007011745U1¤tDocId=DE202007011745U1&docDate=10.01.2008&hitlistAll=1&id=9031990 Der Link scheint nicht zu funktionieren, deshalb habe ich es nochmal als PDF angehängt. Jörg
Jörg R. schreibt: > Das geht nicht so einfach, da der Oszillator dann alle 10 ms nach jedem > Nulldurchgang 1000-%-ig zuverlässig anschwingen muß. Nur ein einziger > Aussetzer und es knallt. Ich hatte auch Probleme mit dem Anschwingen eines solchen Resonanzwandlers[1]. Die Transistoren hängen nach dem Einschalten mitunter im linearen Bereich mit den bekannten Folgen. Daraufhin habe ich den UC3872 erfolgreich eingesetzt. Übrigens sehe ich eher P.J. Baxandall[2] als Erfinder dieses Oszillators. Der Royer-Inverter[3] nutzt dementgegen die Sättigung des Spulenkerns, um die Transistoren umzuschalten. Dadurch ändert sich die Frequenz des Royer-Inverters mit der Betriebsspannung. Beim Baxandall-Oszillator bleibt die Frequenz bei Änderung der Betriebsspannung weitgehend konstant. > Dafür gibt es etwas Interessantes beim Patentamt: > [DE 202007011745 U1] Die Idee mit der Gate-Schaltung sieht vielversprechend aus, allein die P-Kanal-MOSFETs in den Zeichnungen müßten doch N-Kanal-MOSFETS sein, oder? Christian. [1] http://freenet-homepage.de/a-freak/llwandler.html [2] http://www.wikipatents.com/gb/0959550.html [3] US-Patente 2,783,384 und 2,849,614
Hallo! @Jörg: 1. Danke für den Link! Die Schaltung sieht etwas komplizierter aus, hat aber den Vorteil der "abgekoppelten" Gatespannung. Muß ich mir mal in Ruhe zu Gemüte führen. 2. Natürlich gehört noch ein fetter Kondensator hinter den Netzgleichrichter(vergaß ich zu erwähnen). Mit 50Hz Holperstrom kann ich die arme Schaltung nicht quälen. Eventuell probiere ich als ersten Versuch eine Einweggleichrichtung mit ordentlicher Glättung. Wenn die noch zu beschaffenden IGBTs das überleben, kann man ja auch die 2. Halbwelle spendieren. Alles eine Frage der gewünschten Leistung- und des Mutes und der Probierwut. Zur praktischen Nutzung muß die Spule dann außen um ein Keramikrohr o.ä. gewickelt werden. Dan kann ich mit einem Lüfter die Spule kühlen, ohne mein zu glühendes Eisen mitzukühlen. @Andrew: Guter Tip mit den Stromwandlern, habe mal was bei ebay gekauft. Bin gespannt. ulf.
@ Ulf (Gast) >Zur praktischen Nutzung muß die Spule dann außen um ein Keramikrohr o.ä. >gewickelt werden. Dan kann ich mit einem Lüfter die Spule kühlen, ohne >mein zu glühendes Eisen mitzukühlen. Vor allem vermeidet man direkten Kontakt mit hochtransformierter Netzspannung . . . :-0 MfG Falk
Christian K. wrote: > Ich hatte auch Probleme mit dem Anschwingen eines solchen > Resonanzwandlers[1]. Die Transistoren hängen nach dem Einschalten > mitunter im linearen Bereich mit den bekannten Folgen. Daraufhin habe > ich den UC3872 erfolgreich eingesetzt. Ich bevorzuge Schaltungen, die ohne Spezial-ICs auskommen. Man ist dann weniger von den Launen des Herstellers abhängig und in diesem Fall braucht man bei einem netzspannungsbetriebenen Inverter auch keine Hilfsspannung zur Versorgung des ICs. >> Dafür gibt es etwas Interessantes beim Patentamt: >> [DE 202007011745 U1] > > Die Idee mit der Gate-Schaltung sieht vielversprechend aus, allein die > P-Kanal-MOSFETs in den Zeichnungen müßten doch N-Kanal-MOSFETS sein, > oder? Das liegt wohl eher an der schlechten Auflösung, dass man die Pfeilrichtung nicht richtig erkennen kann. Die Bezeichnung IRFBC30 ist eindeutig N-Kanal. Jörg
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Hallo! Die Induktionheating-Seite von Ritchieburnett hatte ich bereits durchgeackert. Leider beschränkt sich das Ganze auf die verschiedenen LC- Kombinationen und Brückenschaltungen, die Ansteuerung der Gates wird nicht erläutert. Das dürfte aber bei den div. Brückenschaltungen auch wieder komplizierter werden. Da ist mir meine Resonanzschaltung irgendwie sympathischer. Gleiches gilt für die Patentschrift(s.o.): Mehr Bauteile, mehr Möglichkeiten, was falsch zu machen... Solange meine Minimalvariante sich zu mehr Leistung ausbauen läßt, werde ich dabei bleiben. Übrigens(siehe Anhang, Schaltplan MIT Bauteilnamen): Wozu könnten die beiden 10k Widerstände R1,R2 gut sein? Nach Entfernen derselben funktioniert die Schaltung genauso gut, und die Anzahl der Bauteile wird noch kleiner;-) ulf.
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@ Ulf (Gast) >Mehr Bauteile, mehr Möglichkeiten, was falsch zu machen... Jain. Aber bei grösseren Eingangsspannugnen wird die Verlustleistung über den Gatewiderständen unsining hoch. Ne kleine Hilfswicklung mit 12V und ein einfacher Push-Pull Gate Treiber wirken hier Wunder. Nicht nur be der Verlustleistung. Siehe Anhang. >Übrigens(siehe Anhang, Schaltplan MIT Bauteilnamen): Auch nur zu Hälfte. C2/C3 haben keine Werte. >Wozu könnten die beiden 10k Widerstände R1,R2 gut sein? Nach Entfernen >derselben funktioniert die Schaltung genauso gut, und die Anzahl der >Bauteile wird noch kleiner;-) Die sind IMO überflüssig. Die Z-Dioden sind immer aktiv, ausser die Gegenseite schaltet die über die Dioden kurz. MFG Falk
@ Falk: Hi, bist Du sicher dass Du den Laststrom der Schaltung über die Sekundärwicklung des Trafos schicken willst? Oder habe ich da was übersehen? cu, Andrew
@ Andrew Taylor (marsufant) >bist Du sicher dass Du den Laststrom der Schaltung über die >Sekundärwicklung des Trafos schicken willst? Ist alles relativ. Ich hab einfach einen 0815 Trafo aus dem Eagle genommen ;-) MFG Falk
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Jörg R. schreibt: > Christian K. wrote: >> Daraufhin habe ich den UC3872 erfolgreich eingesetzt. > > Ich bevorzuge Schaltungen, die ohne Spezial-ICs auskommen. Man ist dann > weniger von den Launen des Herstellers abhängig und in diesem Fall > braucht man bei einem netzspannungsbetriebenen Inverter auch keine > Hilfsspannung zur Versorgung des ICs. Es ist nur ein Hobbyprojekt, da ist der Spezial-IC nicht weiter kritisch. Mir sind Lösungen, die Standard-Bauteile verwenden, auch lieber. Insofern ist Dein Gebrauchsmuster und Falks Gegentakt-Treiberstufe Anlaß für mich, das Anschwingverhalten meiner ursprünglichen Schaltung, die an 12 V arbeitet, zu verbessern. >> Die Idee mit der Gate-Schaltung sieht vielversprechend aus, allein die >> P-Kanal-MOSFETs in den Zeichnungen müßten doch N-Kanal-MOSFETS sein, >> oder? > > Das liegt wohl eher an der schlechten Auflösung, dass man die > Pfeilrichtung nicht richtig erkennen kann. Die Bezeichnung IRFBC30 ist > eindeutig N-Kanal. Ich hatte mir die Gebrauchsmusterschrift in 300dpi angeschaut, und dort sehe ich in der Zeichnung zu Anspruch 2 nur P-Kanal-MOSFETs, siehe Bild im Anhang. Das hatte mich etwas irritiert. Aber nun ist klar, daß es N-Kanal-MOSFETs sein sollen. Christian.
Falk Brunner wrote: > Jain. Aber bei grösseren Eingangsspannugnen wird die Verlustleistung > über den Gatewiderständen unsining hoch. Ne kleine Hilfswicklung mit 12V > und ein einfacher Push-Pull Gate Treiber wirken hier Wunder. Nicht nur > be der Verlustleistung. Damit geht aber die direkte Kopplung von Drain zu Gate verloren -> kein definiertes Anschwingverhalten. Ich habe bei allen Versuchen mit Schaltungen ohne direkte Kopplung nur schlechte Erfahrungen gemacht. Jörg
Hallo! @Christian K. Da habe ich Trottel nur die erste Seite der Gebrauchsmusterschrift gelesen! Die letzte Schaltung mit den 4 Mosfets sieht ja nun doch noch einfacher aus als mein Aufbau. Da muß ich gleich mal nach geeigneten Mosfets für die Steuerung suchen. Was mir auffällt: Bei der Schaltung haben die Powermosfets keine Gegendiode. Was passiert dann mit evtl. auftretenden negativen Drainspannungen? Bisher ist bei meiner Spule jeweils eine Halbwelle mit schön sauber abgeschnittener Null-Linie zu sehen. ulf.
Noch mal zu der schaltung mit den Steuer- Mosfets: 1.Die Gegendiode muß eingeplant werden, sonst knallt es wirklich. Breakdown V_ec ist meist schon bei 15-20V. 2. Die Steuermosfets müssen auch für die gleiche hohe Betriebsspannung wie die Leistungsmosfets geeignet sein. In der komplizierteren Schaltung mit den Spannungsteilern C3/C5 ist von einer Drainspannung von unter 100V die Rede, die IRFBC30 sind aber 600V Typen, dazu noch mit 3,3A recht fette FETs im TO220. Da bleibe ich dann doch bei meiner Prise Dioden und feile an der Leistung. ulf.
>Bei der Schaltung haben die Powermosfets keine Gegendiode.
Jeder Mosfet hat soeine DIode drin. Diese entsteht automatisch aufgrund
des Aufbaus im Silizium. Deshalb heißt das Ding auch Body-Doide.
Nur leider wird diese Diode bei den wenigestens FET-Symbolen mit
dazugezeichnet.
Matthias Lipinsky wrote: >>Bei der Schaltung haben die Powermosfets keine Gegendiode. > > Jeder Mosfet hat soeine DIode drin. Diese entsteht automatisch aufgrund > des Aufbaus im Silizium. Deshalb heißt das Ding auch Body-Doide. Da hast Du recht. Nur leider ist diese relativ "langsam", und darum bei den meisten Schaltungen wird lieber eine schnelle externe Diode eingebaut. Das bringt zudem die Schaltverluste nicht nur runter, sondern auch weg vom FET (thermisch ist sowas dann auch noch angenehmer zu behandeln). > > Nur leider wird diese Diode bei den wenigestens FET-Symbolen mit > dazugezeichnet. Vermutengne meinerseits: Tja, es kommt halt darauf an. Würde man sie immer einzeichnen, käme sicher irgendwann ein Schlaumi darauf die externe Diode einfach wegzulassen. Bzw. man zeichnet gleich nur das, was man auch nutzen will. Oder was immer für das Weglassen der body-Diode in der Zeichnung sinnvoll sein könnte. hth, Andrew
Hi zusammen. @Ulf Du hast vorhin geschrieben dass die Widerstaende R1,R2 haben kein Einfluss auf die Schaltung und können weg. Die Widerstände sind dafür die ZenerDioden Gengen hohen Ströme die die ZenerDioden erhitzen würden teilen zu können. Grüß.
@ Pata (Gast) >Du hast vorhin geschrieben dass die Widerstaende R1,R2 haben kein >Einfluss auf die Schaltung und können weg. Das ist auch so. >Die Widerstände sind dafür die ZenerDioden Gengen hohen Ströme die die >ZenerDioden erhitzen würden teilen zu können. ??? Schau dir nochmal das Bild an und denk drüber nach. Wo soll der hohe Strom herkommen und wie soll ein parallelgeschaleter 10K Widerstand da helfen? MFG Falk
Den Strom zu den Z-Dioden braucht's schon. Die 10k dagegen sind verzichtbar.
Hallo, es sieht so aus, als hätten einige von Euch schon deutlich mehr Erfahrung im Aufbau einer Induktionsheizung, als ich. Ic hwürde sehr gerne dazulernen. Ich wäre dankbar für 1. Links zu entsprechenden Webseiten, die auch Schaltungen zeigen (!) 2. Stromlaufpläne von Euren EIGENEN Schaltungen ;-) Wäre das bitte möglich?? Besten Dank Bastler
Ulf wrote: > Was mir auffällt: > Bei der Schaltung haben die Powermosfets keine Gegendiode. Was passiert > dann mit evtl. auftretenden negativen Drainspannungen? Bisher ist bei > meiner Spule jeweils eine Halbwelle mit schön sauber abgeschnittener > Null-Linie zu sehen. Mal abgesehen davon, dass die FETs eine Inversdiode besitzen, tritt beim Royer-Oszillator am Leistungsschalter normalerweise keine Inversspannung auf. Die einfachen Inverter mit bipolaren Transistoren funktionieren ja ohne Inversdiode und bei denen wird die Spannung auch sauber bei null abgeschnitten. > 2. Die Steuermosfets müssen auch für die gleiche hohe Betriebsspannung > wie die Leistungsmosfets geeignet sein. In der komplizierteren Schaltung > mit den Spannungsteilern C3/C5 ist von einer Drainspannung von unter > 100V die Rede, die IRFBC30 sind aber 600V Typen, dazu noch mit 3,3A > recht fette FETs im TO220. Im Vergleich zu einem 25-A-IGBT ist der IRFBC30 recht klein und billig und ein bisschen Verlustleistung entsteht dort ja auch. Diese Schaltung ist außerdem für den Betrieb an Netzspannung und hohe Leistungen gedacht. > Da bleibe ich dann doch bei meiner Prise Dioden und feile an der > Leistung. Mit den erwähnten Nachteilen bzw. Risiken. Jörg
Hi Ulf, ich hatte ähnliches mit einer Induktionsheizung vor. Speziell wollte ich eine Stahlform vorheizen, oder Messing in einem Tiegel zum Schmelzen bringen. Obwohl ich für mein Leben gerne bastele, und mir auch schon eine Heizung wie Du sie vorgeschlagen hast bauen wollte, brauchte ich diesmal eine schnelle Lösung ohne Basteln. Vor kurzem gab es ein Induktionskochfeld für sage und schreibe 23,00 €. Das Ding habe ich mir geholt, und natürlich gleich zerlegt. Die eingebaute Spule abgeklemmt, und zur Probe etwa gleichviele Windungen 1,5 er Schaltlitze um meine Form gelegt. Ich kann nur Sagen: Super schnell, super zuverlässig und dazu noch billig! Für 23,00€ bekommst Du eine 1800W Induktionsheizung. Dazu noch Leistungs-, Zeit- oder Temperaturgeführt. Bei alle Freude am Basteln, so gehts einfacher und schneller.
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Hallo Zündender Funke! Das mit dem Küchenkochfeld war auch meine erste Idee. Mir schwebte vor, als fertige Lösung eine Flachspule auf das Kochfeld zu legen, welche dann die Arbeitsspule "pumpt". Damit wäre das Kochfeld unverändert geblieben und die Problematik der galvanischen Trennung vom Netz wäre auch gleich gelöst... Leider War das von mir erworbene Teil dazu nicht geeignet. Selbst bei unverändertem Gerät knallte der IGBT durch, wenn ich versuchte, im Heizbetrieb den Kochtopf zur Hälfte beiseitezuschieben. Offenbar fehlte die Dämpfung, und die Induktionsspannung stieg zu weit an. Dann hatte ich mühsam 2 Ersatz- IGBTs besorgt und diese 1. wieder bei seitlich verschobenem Topf und 2. mit einer zylindrischen Spule gekillt. Zur Strafe habe ich das Gerät danach nur noch als Teilespender verwendet. Wo hast Du Dein Kochfeld erworben? Vielleicht versuche ich es auch mal damit. Kannst Du mir zufällig den Aufbau der Endstufe beschreiben? Ist es ähnlich der Schaltung im Anhang? Das ist das Leistungsteil von meinem Kochfeld. uhsm2(Rollmops)o2online(punkt)de Natürlich macht es andererseits auch Spaß, das Ganze noch mal zu erfinden. Man lernt eine Menge dabei... ulf.
Ulf wrote: > Selbst bei > unverändertem Gerät knallte der IGBT durch, wenn ich versuchte, im > Heizbetrieb den Kochtopf zur Hälfte beiseitezuschieben. > Offenbar fehlte > die Dämpfung, und die Induktionsspannung stieg zu weit an. Dann handelt es sich wohl ganz klar um eine Fehlkonstruktion, denn eigentlich sollte genau das verhindert werden. Solch einen Mist hätte ich direkt wieder umgetauscht. Die Schaltung sieht sehr einfach aus, ist das wirklich alles (mal abgesehen von dem fehlenden Pullup an der Basis von Q3/4 den du vermutlich nur vergessen hast einzuzeichnen)? Die Schaltungen die ich kenne besitzen mehrere Regel/Begrenzungsschaltungen, die u.a. die Leistung reduzieren wenn die Spannung am IGBT zu hoch wird.
Hallo! Den Pullup habe ich evtl. übersehen, vielleicht gab es auch eine hochohmige Geschichte zur Spannungsüberwachung. Auf alle Fälle war wechselstromseitig noch ein Stromsensor(Minitrafo mit Primär 1 fetten Windung) drin. War halt damals ein unvollendeter Versuch, die Schaltung zu verstehen. Die aufwendige Ansteuerung hat mich von weiteren Versuchen abgehalten. ulf.
Also Ulf, ich habe das Kochfeld bei Metro gekauft. Vor schätzungsweise drei Wochen gab es das Gleiche Kochfeld wieder im Angebot. Der Hersteller ist ALASKA. Die übliche Metro Billigmarke. Leider kann ich die Endstufe nicht mal eben so analysieren, weil sie unter dem Kühlkörper verbaut ist. Die Idee mit der zweiten Flachspule find ich gut und werde es wohl mal ausprobieren. Mein ALASKA Feld habe ich nun schon mit so einigem gequält und es hält brav durch.
Hallo z.F.! Danke für die Information! Das Kochfeld habe ich auch bei ebay entdeckt und gleich gekauft. Es ist dort etwas teurer, aber dafür muß ich nicht erst zwischen den konsumwütigen Dörflern durch halb Dresden fahren. Bin mal gespannt und werde berichten... ulf.
Hallo! Nun habe ich mal Zeit gefunden, mich mit dem Kochfeld zu beschäftigen. Überrascht war ich erstmal, weil das Innenleben mit meinem vorherigen Kocher absolut identisch ist. Das inzwischen weggeworfene Gehäuse des anderen Gerätes sah ganz anders aus, aber die Leiterplatten usw. scheinen irgendwo in China aus der großen Stanze zu kommen. Die Variante, einfach eine 2. Flachspule(aus dem zerlegten Kocher)auf das Kochfeld zu legen und daran die Arbeisspule anzuschließen, funktioniert nicht. Sowohl mit div. Spulen als auch bei Kurzschluß der 2. Flachspule scheitert das Ganze an der Topferkennung. Der Kocher sendet mehrere "Pings" und geht dann in Ruhezustand, eben wie auch ohne Topf. Nun muß ich mich mal mit der Impedanzanpassung beschäftigen. Vielleicht gelingt es mir ja doch noch, dem Kocher einen Topf vorzugaukeln. Eigentlich müßte doch ein C in Reihe zur Flachspule und Arbeitsspule bei richtiger Berechnung ordentlich Strom im Resonanzfall ziehen. Hier: http://www.richieburnett.co.uk/indheat.html ist ja einiges dazu beschrieben. Da werde ich mich wohl mal intensiv durchs Fach- Englisch durchkämpfen müssen... ulf.
Hallo, ich bin gerade am planen eines entsprechenden Versuchsprojektes, leider sind aber noch einige verständnisfragen zu diskutieren In erster Linie will ich Eisen erhitzen, und soweit ich verstanden habe genügen dafür ca. 28..35kHz, wie sie auch in einer Induktionskochplatte verwendet werden, richtig? Für nichteisenmetalle bzw. nicht magnetische wie z. B. Kupfer oder Alu ist es notwendig die Frequenz zu erhöhen, oder habe ich da was falsch verstanden? Vielleicht kann mir bitte einer erklären, welche Frequenzbereiche für welche Metalle geeignet sind, bzw dies entsprechend richtig darstellen. Frage zwei: Von was ist das für die Wirbelstromverluste verantwortliche Magnetfeld abhängig, nur von Strom und Windungszahl ? Ich kann mir nicht vorstellen daß es egal ist ob das Magnetfeld aus 12V/100A bzw. 300V/100A erzeugt wird. Ich habe schon gegoogelt und in Wikipedia nachgesehen, konnte aber keine EINDEUTIGE Berechnungsmethode finden. Für Hilfe wäre ich dankbar. Wenn aus dem Projekt was wird ist es selbstverständlich, daß ich hier ein Posting mache. Danke Gerd
Gerd wrote: > Hallo, > ich bin gerade am planen eines entsprechenden Versuchsprojektes, leider > sind aber noch einige verständnisfragen zu diskutieren > > In erster Linie will ich Eisen erhitzen, und soweit ich verstanden habe > genügen dafür ca. 28..35kHz, wie sie auch in einer Induktionskochplatte > verwendet werden, richtig? Yepp. So wie Ulf das beschreibt. > Für nichteisenmetalle bzw. nicht magnetische wie z. B. Kupfer oder Alu > ist es notwendig die Frequenz zu erhöhen, oder habe ich da was falsch > verstanden? Nicht-Eisen: prinzipiell bei gleicher Frequenz funktioniert das auch. Wesentlich ist: Magnetisch müssen sie sein. Wenn's brauchbaren Wirkungsgrad haben soll. Was einen Teil Deiner Frage klar mit Nein beantwortet. > > Frage zwei: > Von was ist das für die Wirbelstromverluste verantwortliche Magnetfeld > abhängig, nur von Strom und Windungszahl ? > Ich kann mir nicht vorstellen daß es egal ist ob das Magnetfeld aus > 12V/100A bzw. 300V/100A erzeugt wird. Da haste bestimmt einen Unterschied ,-) cnr, Andrew
Hallo Andrew, Danke, hilft ;-) Um den Unterschied besser verstehen zu können suche ich nach einer Formel. Mir ist klar, daß für die Erwärmung Wirbelströme verantwortlich sind. Was ist dafür verantwortlich Magnetfeld H Flußdichte B Spulenenergie E_mag magnetische Energie W magn. Fluß ?? Ich möchte einfach wissen, an welcher Schraube ich drehen kann bzw. muß. Danke ;-)
Gert, komplexes Thema. Es hängt von der Änderungsgeschwindigkeit von B ab und von der Leitfähigkeit des Materials. Allerdings gibt es noch genügend Nebeneffekte, die auch bei höheren Frequenzen verstärkt auftreten. "Exakte" Berechnungsformeln gibt's auch, mal sehen... Dieter
@ Gerd (Gast) >genügen dafür ca. 28..35kHz, wie sie auch in einer Induktionskochplatte >verwendet werden, richtig? Im Prinzip ja. >Für nichteisenmetalle bzw. nicht magnetische wie z. B. Kupfer oder Alu >ist es notwendig die Frequenz zu erhöhen, Nein. > oder habe ich da was falsch verstanden? Ja. >Von was ist das für die Wirbelstromverluste verantwortliche Magnetfeld >abhängig, nur von Strom und Windungszahl ? Beides. >Ich kann mir nicht vorstellen daß es egal ist ob das Magnetfeld aus >12V/100A bzw. 300V/100A erzeugt wird. So kann man das nicht rechnen/betrachten. @ Andrew Taylor (marsufant) >Nicht-Eisen: prinzipiell bei gleicher Frequenz funktioniert das auch. >Wesentlich ist: Magnetisch müssen sie sein. Unsinn. WIRBELSTRÖME benötigen ein elektrisch leitfähiges Material. Demzufolge sind ALu und Kupfer sogar noch besser als Eisen/Stahl. Die Erhitzung erfolgt im wesentlichen NICHT durch Ummagnetisierungsverluste! MFG Falk
Falk Brunner wrote: > > @ Andrew Taylor (marsufant) > >>Nicht-Eisen: prinzipiell bei gleicher Frequenz funktioniert das auch. >>Wesentlich ist: Magnetisch müssen sie sein. > > Unsinn. WIRBELSTRÖME benötigen ein elektrisch leitfähiges Material. > Demzufolge sind ALu und Kupfer sogar noch besser als Eisen/Stahl. > Die Erhitzung erfolgt im wesentlichen NICHT durch > Ummagnetisierungsverluste! > > MFG > Falk Ja, nee, iss klar: Du Dummlaller. Deswegen funktionieren Rein-Alupfannen auch so toll auf Induktionsherden. Genauso toll wie Rein-Kupferpfannen. Nämlich beide nicht besonders. Träum weiter. Guck dir mal an was hier als Induktionsquelle benutzt wird bevor Du hier was abläßt.
@ Andrew Taylor (marsufant) >Deswegen funktionieren Rein-Alupfannen auch so toll auf >Induktionsherden. >Genauso toll wie Rein-Kupferpfannen. >Nämlich beide nicht besonders. Stimmt. Hmmm. http://de.wikipedia.org/wiki/Induktionsherd Was aber "nur" durch die planare Spule verursacht wird. Der Gerd will aber wharscheinlich eher sowas bauen wie der OP, mämlich eine Spule, in welche die Werkstücke gesteckt werden, so wie beim "richtigen" Induktionsofen. http://de.wikipedia.org/wiki/Induktionsofen http://de.wikipedia.org/wiki/Induktives_Erw%C3%A4rmen Und das geht dann WESENTLICH besser, auch mit Alu, Kupfer, etc. Der Feldgeometrie im Inneren sei Dank. >Guck dir mal an was hier als Induktionsquelle benutzt wird bevor Du hier >was abläßt. MOMENT. Der Auslöser des Threads verwendet die Leistungselektronik aus nem induktiven Kochfeld, die SPULE ist aber neu gewicklet. Immer schön locker bleiben. MFG Falk
Dachte ich auch mal: Eigentlich entstehen ja Wirbelstromverluste durch die Leitfähigkeit parallel zur Wirbelrichtung. Aber: Die Änderungsgeschwindigkeit von B (also dB/dt) ist durch die höhere Permeabilität bei ferromagnetischem Material wesentlich größer. Und die Verlustleistung hat einen quadratischem Zusammenhang mit dieser Änderungsgeschwindigkeit. Gruß Dieter
@ Andrew Taylor >> Frage zwei: >> Von was ist das für die Wirbelstromverluste verantwortliche Magnetfeld >> abhängig, nur von Strom und Windungszahl ? >> Ich kann mir nicht vorstellen daß es egal ist ob das Magnetfeld aus >> 12V/100A bzw. 300V/100A erzeugt wird. >Da haste bestimmt einen Unterschied ,-) Du bist aber heut' sehr undetailiert ;-) Das Magnetfeld ändert sich in der Stärke, wenn sich das Spannungs/Strom-Verhältnis (Widerstand) aufgrund geänderter Windungszahlen ergibt. Wenn es sich dagegen nur aufgrund der Leitfähigkeit des Wicklungsdrahtes ändert (dünner/dicke Draht, Cu o. Al), dann wird sich auch das Magnetfeld nicht ändern. Letztendlich ist es so, daß das Feld von Strom und Windungszahl abhängt, nicht (direkt) Spannung.
"P.S. Verwenden will ich das ganze zum Glühen von Eisenteilen, um mal schnell und ohne Feuer was schmieden oder biegen zu können." Und was passiert oberhalb des Curiepunktes, bei Fe ca. 760°C ? ( Ich habe den Fred nicht komplett durchgelesen, und fast alles aus der Werkstoffkunde, Eisen-Kohlenstoffdiagramm usw. längst vergessen. )
mal eben zum Thema Fe/Cu/Al: schon in der 6. Klasse Physik haben wir alle gelernt, daß man mit nem WECHSELfeld in elektrisch Leitfähige Materialien WECHSELströme induzieren kann. Ansonsten gäbe es auch keine Trafos mit Cu- oder Al-Wicklungen.
achso, und zum Thema Verluste: da haben wir grob übern Daumen 2 Arten: Remanenzverluste und Wirbelstromverluste, dementsprechend bei Cu/Al ne "geringere" Effektivität beim Induktionsofen. Oberhalb der Curietemp fällt das beim Fe auch stark ab, darüber gibts dann auch nur noch den Wirbelstromanteil.
Hallo, gibt man von Jedem die besten Zutaten in einen Topf und rührt einmal um ergibt sich die Antwort: In der Elektrodynamik werden die Materialeigenschaften durch die drei Materialkonstanten Leitfähigkeit, magnetische Permeabilität, und dielektrische Konstante, überlicherweise mit sigma, mu, epsilon abgekürzt, erfasst. Im Prinzip können alle drei Eigenschaften auf magnetische Wechselfelder reagieren, was im Prinzip auch immer mit Verlusten einhergeht. Ein Magnet reagiert allerdings naturgemäss vorrangig auf mag. Felder. Ein Dieelektrikum reagiert vorrangig auf el. Felder und nur sehr schwach auf mag. Felder, das können wir also vergessen. Beim Leiter ist es interessanter, dieser reagiert vorrangig auf el. Felder, aber über das Induktionsgesetz auch auf mag. Wechselfelder. Was folgt daraus? Bei einem Leiter ist vorrangig der Verlust über die Ströme relevant (Wirbelstrom). Bei einem Magneten ist vorrangig der Verlust über die mag. Wechselfelder relevant (Ummagnetisierung). Bei einem Dielektrikum ist... aber den wollten wir ja vergessen. Was folgt daraus? Ist ein Material sowohl Leiter als auch Magnet (Fe unterhalb der Curie-Temp) hat man 2 Verlustmechanismen, Wirbelströme + Ummagnetisierung. Ist ein Material nur Leiter (Cu, Al, Fe oberhalb der Curie-Temp) hat man "nur" Wirbelströme. Nun muss man noch wissen was "wichtiger" ist, der oben zitierte Wikipedia-Artikel gibt Auskunft: beim Fe tragen die Ummagnetisierungsverluste (bei 20-50kHz) maximal 1/3 bei => Ummagnetisierungsverluste/Wirbelstromverluste < 1/3 Neben diesen Materialeigenschaften gibt es einen zweiten, hiervon im Prinzip unabhängigen, Aspekt. Natürlich hängt die "Stärke" der Reaktion eines Materials auf das Anlegen eines el. oder mag. Feldes von der "Stärke" des angelegten el. oder mag. Feldes ab. Die Verluste gehen sogar (meistens) quadratisch mit der "Stärke" des angelegten el. oder mag. Feldes und hängen in der Regel auch noch von deren Frequenz ab. Was folgt daraus? Wie gross die Wirbelstrom bzw. Ummagnetisierungverluste sind hängt auch davon ab wie stark das Magnetfeld ist. Als letzte Ingredenzie müssen wir nun nur noch wissen wie die Stärke das Magnetfeldes bei eine Spule aussieht. Das ist einfach und logisch: IN der Spule ist das Feld am stärksten, AUSSERHALB der Spule wird das Feld mit zunehmenden Abstand von der Spule sehr schnell schächer. Was folgt daraus: Bei der Kochplatte befindet sich das zu heizende Material AUSSERHALB der Spule, was nicht so gut ist da ja da das mag. Feld schwach ist (und damit auch die Verluste). Glücklicherweise hat ein Magnet die Eigenschaft Magnetfeld "in sich hineinzuziehen", so dass die Stärke des Magnetfeldes im Magneten doch wieder recht stark ist, und somit auch die Verluste gross werden können. Allerdings hat sich ja nichts an den Materialeigenschaften geändert, und damit auch nichts am obigen Verhältnis der Ummagnetisierungsverluste zu Wirbelstromverluste von 1/3. D.h. die Ummagnetisierungsverluste sind bei der Kochplatte NICHT der entscheidende Faktor. Der Trick mit Fe ist das Fe sowohl Magnet als auch Leiter ist! Als Magnet zieht er die Magnetfelder in sich hinein und sorgt so für STARKE Magnetfelder und als Leiter reagiert er auf die Magnetfelder in Form von Wirbelstromverlusten. Magnetische Isolatoren z.B. können auch sehr starke Ummagnetisierungverluste aufweisen, eignen sich aber trotzdem genausowenig wie gute Leiter (Cu,Al) zum Kochen. Bei einem Induktionsofen wird das Stück (meistens) IN die Spule gebracht, dort wo die Magnetfelder eh am Stärksten sind. Aber auch hier ändert sich ja nichts an den Materialeigenschaften, und damit auch nichts am obigen Verhältnis der Ummagnetisierungsverluste zu Wirbelstromverluste von 1/3. Da die Magnefelder aber von vorneherein stark sind, sind auch die Wirbelstromverluste stark. D.h., der Induktionsofen funktioniert für alle Leiter. Natürlich helfen die 1/3 Ummagnetisierungsverluste bei Fe unterhalb der Curie-Temp noch mit, und fallen oberhalb der Curie-Temp weg, da dies aber "nur" ein Beitrag von ca. 30% war merkt man das nicht so und der Induktionsofen funktioniert mit nur Wirbelströmen schön weiter. Ich hoffe dass sich Diejenigen die das schon genau gewusst haben sich bei dem Versuch die Zusammenhänge mit "einfacher" Sprache zu formulieren nicht düpiert fühlen :-) Olli
Olli, oberhalb der Curie-Temp. hängt es jetzt aber davon ab, ob das zu heizende Werkstück selbst entscheidend zum Fluss bzw. Flussdichte beiträgt oder nicht (was ja von der Ausführung des "Spaltraumes" abhängt). Nehmen wir den ersteren Fall an, dann werden sich auch die Wirbelstromverluste oberhalb der Curie-Temp. reduzieren auf den Wert, den die reine el. Leitfähigkeit hervorrufen würde. Dieter
Dieter, Wirbelstromverluste beziehen sich nach Definition (nur) auf Strömen durch die Leitfähigkeit (sigma). Oberhalb der Curie-Temp ist Fe nicht mehr (ferro)magnetisch und in unserem Kontext nichts anderes als ein gewöhnlicher Leiter, mit allen darausfolgenden Konsequenzen, z.B., es gibt keine Ummagnetisierungsverluste mehr sondern nur noch Wirbelstromverluste (bzw., wenn man es genau nimmt, die Ummagnetisierungsverluste sind dann extrem klein). Das ist der Aspekt mit den Materialeigenschaften. Natürlich gibt es immer gute und schlechte Anordnungen, ganz schlecht ist Material ganz weit weg von der Spule und am Besten ist Material ganz drinnen in der (langen) Spule, mit allen Möglichkeiten dazwischen. Das ist der Aspekt mit der Stärke des Magnetfeldes in der Probe. Olli
Olli, ich ließ Ummagnetisierungsverluste gänzlich außen vor. Mir ging es nur darum, dass der Fluss und damit die Wirbelstromverluste auch von den ferromagnetischen Eigenschaften des eingebrachten Werkstücks abhängen. Dass man die Anordnung auch dergestalt wählen kann, dass der Fluss weitgehend "eingeprägt" ist, leuchtet mir ein. Dass es aber bei den vorliegenden Koch-Induktionsöfen anscheinend anders ist, denke ich, äußert sich im Effektivitätsunterschied zw. Alu- und Stahlpfannen. Siehe Dein letzter Absatz. Dieter
Hallo! Schön, daß die Induktionsheizung immer noch im Gespräch ist. Bei mir ist das Projekt etwas auf Eis gewesen(Urlaub, Montage). Wegen der mittlerweile hohen Anforderungen an das Netzteil will ich mit der Leistungsstufe über einen Gleichrichter direkt ans den Trenntrafogehen, da reichen die IRFP*** nicht mehr. Nun warte ich auf bestellte IGBTs. Zum Thema Nichteisenpfannen fällt mir ein, daß diese wahrscheinlich auch etwas Wärme geben würden, wenn der Induktionskocher starten würde. Allein die Nichterkennung der Pfanne bewirkt, daß sich da überhaupt nichts tut. Wahrscheinlich würde auch mit Alugeschirr die höhere Spannung in der Spule wegen der geringeren Dämpfung den IGBT killen(wie bei meinen Versuchen, den Topf beiseitezuschieben). Interessant finde ich auch den Aspekt, daß der Eisentopf die Feldlinien in sich bündelt. Zusammen mit den unter der Flachspule angeordneten Ferritstreifen ist das schon ein fast perfekter Magnetkern... Aber für meine Bastelei bleibe ich ja bei einer zylindrischen Spule. Ein eingeschobenes Bleirohr(Wandung 0,7mm Durchmesser 30mm) ist darin auch schön durchgeschmolzen. Die Ausführungen zu den grundlegenden elektrischen/magnetischen Prozessen sind noch mal gut beschrieben- Danke für's einfache Fachdeutsch, Olli! Bis zu weiteren Erfolgen! ulf.
Hallo Zusammen, ich würde mich freuen, wenn Ihr - soweit vorhanden - die Stromlaufpläne einstellen könntet... Ulf: Ist Dein Stand von oben noch aktuell? Gruß Gerd
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Hallo! Ganz Brandaktuell den neuesten Stand des Induktionsheizprojektes: Habe eine neue Platine entworfen mit angehängter Schaltung, Quelle: http://publikationen.dpma.de/DPMApublikationen/pdf_any_pgd.do?hitlistCurrent=1&docId=DE202007011745U1¤tDocId=DE202007011745U1&docDate=10.01.2008&hitlistAll=1&id=9031990 Das Ganze arbeitet jetzt mit 2 IGBTs, welche über Mosfets angesteuert werden. In der o.g. Gebrauchsmusterschrift steht eine Betriebsspannung von 320V, also ist ein Betrieb direkt am gleichgerichtetn Netz kein Problem. Mein armer Trenntrafo war mit der Leistung doch etwas überfordert, deshalb habe ich die Schaltung mit etwas Beklemmung direkt ans Netz angeschlossen. Als "Netzteil" diente nur ein Elko und eine fette Diode(Einweggleichrichtung!). Damit zog die Schaltung schon ordentlich Leistung. Ein 5x20mm Flacheisen war nach 10sec rotglühend, mit einem 3/4'' Wasserrohr fing dann die 10A Netzsicherung an zu brummen. Bemerkenswert fand ich, daß die Minikühlkörper der IGBTs noch nicht einmal handwarm wurden, also scheint die Ansteuerung 1A zu funktionieren. Immer noch ist der Aufbau trafolos, d.h. die Arbeitsspule ist auch die Oszillatorspule. Ich habe das Experiment erstmal abgebrochen, um noch einige Dinge zu klären: 1. die Kondensatoren C1/C11 und C2/C21 müssen spannungsfester sein als die von mir verwendeten KP Typen 2. Meine Spule wird fast so schnell heiß wie das Eisen, nach 30sec. ist sie schon ca. 80°C warm. Für den Resonanzkreis sind 2x5mm Flachkupfer offensichtlich zu wenig. Da muß ich mir wahrscheinlich eine dicke HF- Litze aus CUL zusammendröseln. 3. Einweggleichrichtung ist nur ein Notbehelf, ich warte auf einen bestellten Brückengleichrichter. 4. Bin ich auf der Suche nach einem richtig großen Trenntrafo, damit ich die Masse(PE) und den Minuspol meiner Schaltung verbinden kann. In der jetzigen Schaltung kann ich mit dem Oszi nicht messen... 5. Um die feuergefährlich hohen Spannungen muß ein Gehäuse drum! Weitere Berichte bei (Miß)erfolgen folgen. ulf.
Ulf wrote: > 2. Meine Spule wird fast so schnell heiß wie das Eisen, nach 30sec. ist > sie schon ca. 80°C warm. Für den Resonanzkreis sind 2x5mm Flachkupfer > offensichtlich zu wenig. Da muß ich mir wahrscheinlich eine dicke HF- > Litze aus CUL zusammendröseln. Oder ein massives Kupferrohr verwenden. Die Spulen in großen Induktionsöfen sind nicht selten Wassergekühlt.
Hallo allerseits, das Thema interessiert mich auch. Ich habe mal gelesen, dass bei starker Belastung eher die Induktivität der Eingangsdrossel (L1) die Frequenz bestimmt. massives Kupferrohr : wie gut sind handelsübliche Kuperrohre als Leiter geeignet? Leitkupfer ist ja besonders rein (Elektrolysekupfer). Außerdem ist es besser, wenn der Leiter möglichst Flach ist, dann sind die Wirbeligen Verluste geringer. Gute Leiter (Alu, Kupfer ...) sind deswegen schwerer zu erhitzen, weil das Strom/Leistungs-verhältnis (P=R*I*I) ungünstiger ist. Da schwitzt die Spule (und der Treiber) wesentlich stärker. Werden die FKPs warm? Welcher Strom fließt in etwa? Das häufige Lesen der Richi-Seite hat mir einiges klarer werden lassen: wie wichtig eine richtige Anpassung ist. Meines Erachtens ist z.B. eine Tesla-Spule auch nur eine Anpassung an eine "sehr hohe Impedanz" (Kapazität des Top-Cs). "Da muß ich mir wahrscheinlich eine dicke HF-Litze aus CUL zusammendröseln." Dabei darauf achten, dass die Drähte nicht nur verseilt, sondern abwechselnd innen und außen verlaufen (Millikan-Leiter). "3. Einweggleichrichtung ist nur ein Notbehelf, ich warte auf einen bestellten Brückengleichrichter." Optimal wäre eine aktive PFC, z.B. aus einem PC-Netzteil (wg. geringem Stromflußwinkel). Ich denke auch, ein modifiziertes PC-Netzteil ließe sich als Spulen-Treiber verwenden (auch für eine CW-Tesla-Spule). "4. Bin ich auf der Suche nach einem richtig großen Trenntrafo, damit ich die Masse(PE) und den Minuspol meiner Schaltung verbinden kann. In der jetzigen Schaltung kann ich mit dem Oszi nicht messen..." Ich hätte hier einen herumstehen, 19kg schwer...
Die üblichen Kupferrohre sollte als Leiter schon ausreichen. Auch da wird ziehmlich sauberes Kupfer verwendet, wegen der Schadstoffe im Wasser. Außerdem läßt sich kupfer sehr leicht gut reinigen, ist also kaum extra Aufwand. Die Leitfähigkeit wird kaum kleiner sein. Mit Kühlwasser wird das dann aber ohne Netztrennung schon etwas kritisch.
@Ulf Könntest du mal einen Foto vom aktuellen Aufbau machen? PS: Ich rechne mit Strömen im Bereich um die 100Aeff oder noch mehr.
>Mit Kühlwasser wird das dann aber ohne Netztrennung schon etwas >kritisch. Wenn die Schaltung galvanisch nicht getrennt ist, dann muss eben das Kühlwasser getrennt werden ;-)
Reines Wasser ist ja bekanntlich ein Isolator. Man muss nur irgendwie dafür sorgen, dass es auch rein bleibt, dann kann man die Spule auch durchaus unter Spannung setzen und den restlichen Teil des Wasserkreislaufs erden. Hier gibt es ein Beispiel, wo alles mögliche wassergekühlt ist: http://www.hcrs.at/BSBG120.HTM
Sicher, dass die MOSFET nicht falsch drin sind? Meiner Meinung nach sind Drain und Source vertauscht. (letzter geposteter Schaltplan). So ganz will mir das Prinzip der Ansteuerung nicht klar werden. Vielleicht kann mir das Prinzip nochmal jmd erläutern. Gruß Mandrake
Mandrake wrote: > Sicher, dass die MOSFET nicht falsch drin sind? Meiner Meinung nach sind > Drain und Source vertauscht. (letzter geposteter Schaltplan). Ja, der ist richtig gepolt. > So ganz will mir das Prinzip der Ansteuerung nicht klar werden. > > Vielleicht kann mir das Prinzip nochmal jmd erläutern. Dass es sich um einen Royer-Oszillator handelt, dürfte wohl klar sein. Dabei wird vom Kollektor (Lastkreis) des IGBTs auf das Gate des jeweils anderen IGBTs zurückgekoppelt. Zum Verständnis kannst Du Dir erstmal die RC-Kombinationen zwischen Kollektor und Drain wegdenken. Die MOSFETs haben nur die Aufgabe, die Hochspanung am Kollektor vom Gate fernzuhalten. Die MOSFETs haben eine permanente Gatespannung von +18 Volt. Bei Drainspannungen unter ca. 15 V wirken sie einfach nur als Brücke und verbinden den Kollektor niederohmig mit dem Gate des jeweils anderen IGBTs. Bei Drainspannungen über 15 V kann die Sourcespannung nicht mehr folgen, weil der MOSFET mangels G-S-Spannung zu sperren beginnt. Das Ganze hat also den Zweck, die Kollektorspannung im Lastkreis niederohmig auf das gegenüberliegende Gate einzukoppeln und dabei trotzdem die Gatespannung auf ca. 15 V zu begrenzen. Die RC-Kombination verbessert das Anschwingverhalten und ermöglicht die Verwendung eines preiswerten 600-V-MOSFET. Jörg
Hallo Jörg! Danke für die schnelle Antwort. Der Royer-Konverter ist mir bekannt und auch dessen Funktion. Verstehe ich das richtig: Im Einschaltmoment von IGBT1 bzw IGBT2 sind die MOSFETS nur kurz leitend weil die Gate-Emitter-Kapazität einen Kurzschluss bildet. Sobald die dann geladen ist, schalten Q1 bzw Q2 ab und der vielleicht letzte Rest Gateladung fließt über R21 bzw. R22 nach. Die Ansteuerung wird dadurch ziemlich niederohmig. Jedoch eine Frage bleibt. Warum sind R21 und R22 5W Typen? Wenn ich mich nicht verrechnet habe verbrutzeln die höchstens 445uW. Alle Widerstände scheinen ziemlich überdimensioniert zu sein. Selbst bei 320V Gleichspannung (250Vac gleichgerichtet war wohl gemeint) müsste man mit 1W Typen auskommen. ...Gut bei R11 und R12 bin ich mir nicht ganz sicher. Impulsströme... Gruß Mandrake
Mandrake wrote: > Jedoch eine Frage bleibt. Warum sind R21 und R22 5W Typen? C2/C21 und C1/C11 bilden jeweils einen Spannungsteiler der die Spannung durch 2 teilt. Bei rund 230*1,4*3,14=1kV sind das also rund 500V an C11 und an C1. Die normalen 1/2W Widerstände sind nur bis 250V spezifiziert. Daher vermutlich die stärkeren Typen die meist bis 500V gehen. 1W sollten aber auch ausreichen. > Wenn ich mich nicht verrechnet habe verbrutzeln die höchstens 445uW. Ja, sollte hinkommen, vermutlich noch weniger. Nochmal zur Schaltung: Vergleich die mal mit der ganz oben. Denk dir die hochohmigen Widerstände bei der unteren weg, und ersetze C2/C21 und C1/C11 jeweils durch einen Spannungsteiler durch 2 (oder denk die weg, die sind für die Funktion uninteressant). Die Mosfets ersetzt du durch Schalter die einschalten sobald deren Drainspannung <15V beträgt. Somit ersetzen diese die Dioden aus der obersten Schaltung, haben aber den Vorteil dass die nicht nur den Mosfet sperren, sondern diesen auch wieder einschalten können. Daher kann man auf die großen Pullups verzichten. Um jedoch die Schaltung sauber anschwingen zu lassen sind die hochohmigen Pullups da.
Benedikt K. wrote: > C2/C21 und C1/C11 bilden jeweils einen Spannungsteiler der die Spannung > durch 2 teilt. Bei rund 230*1,4*3,14=1kV sind das also rund 500V an C11 > und an C1. Die normalen 1/2W Widerstände sind nur bis 250V spezifiziert. > Daher vermutlich die stärkeren Typen die meist bis 500V gehen. 1W > sollten aber auch ausreichen. Ja, die 5-W-Widerstände sind maßlos übertrieben, genau wie die 15-A-Dioden und die 5-W-Z-Dioden. Bei den einzigen Widerständen R4, R11 und R12, wo Spannungen über 250 V auftreten, würde ich 2 kleine Widerstände in Serie schalten. Da die Hilfspannung praktisch keine Leistung benötigt, kann R4 hochohmiger ausgelegt werden, sodass man mit zwei 1/4-W-Typen in Serie auskommt. Jörg
Hallo! Zu den übertrieben dicken Widerständen bin ich aus der Erfahrung mit der vorhergehenden Schaltung(s.weiter o., mit 2 IRFP460) gekommen. Dort wurden die Z- Dioden und die niederohmigen Pullup- Widerstände schön warm. Bei der IGBT- Schaltung bleiben nun ALLE Bauteile bis auf die Oszillatorspule kalt. Also kann man da mit den Leistungen heruntergehen. Wenn die bestellten Bauteile kommen, werde ich die ganze Schaltung noch mal "für gut" aufbauen. Dann paßt alles inclusive Brückengleichrichter und Elko auf eine 8x10cm Platine. Für die Oszillatorspule habe ich ein schönes Keramikrohr aufgetrieben mit 10cm/7,5cm Außen/Innendurchmesser. Vielleicht reicht die HF-Litze aus dem Induktionskocher für die 2x10 Windungen. Dort wird sie auch nur luftgekühlt. Die Spule besteht jetzt aus 2 parallel gewickelten Flachkupferdrähten statt einer reihenförmigen Anordnung mit Mittelanzapfung. Dadurch ist die Gefahr, daß der Oszillator beim Einschieben eines Werkstückes asymmetrisch belastet wird, wesentlich geringer. Mal sehen, ob dann ein Ventilator zur Kühlung reicht. Mit wassergekühlten Kupferrohren wird mir der Aufbau zu kompliziert, insbesondere wegen der 2 ineinandergewickelten Spulenhälften und der dadurch höheren Kurzschlußgefahr. ulf.
Ulf wrote: > Die Spule besteht jetzt aus 2 parallel gewickelten Flachkupferdrähten > statt einer reihenförmigen Anordnung mit Mittelanzapfung. Dadurch ist > die Gefahr, daß der Oszillator beim Einschieben eines Werkstückes > asymmetrisch belastet wird, wesentlich geringer. Ich denke nicht dass diese ein Problem ist: Der Strom im Schwingkreis ist je nach Last rund Faktor 10-100x größer als der durch die Mosfets/IGBTs. Und der Schwingkreisstrom muss ja durch die gesamte Spule fließen.
"Die Spule besteht jetzt aus 2 parallel gewickelten Flachkupferdrähten statt einer reihenförmigen Anordnung mit Mittelanzapfung." Das nennt man bifilar wickeln. Den Wicklungssinn hast Du schon bedacht? Du musst das eine Ende wieder zurückführen an den Anfang! Könntest Du mir bitte auch eine Platine / kpl. Ansteuerung bauen? Ich zahle sofort!
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@ eProfi: So sieht die Spule aus, natürlich mit gekreuzter Verbindung. Sonst wird's wirklich bifilar und dat Ding hat keine nennenswerte Induktivität. Da ich ein einfacher Handwerker aus dem Holzbereich bin, werde ich mich hüten, eine Platine bzw. komplette Schaltung, welche so gemein direkt ans Netz geht(und mittels Selbstinduktion dann noch höhere Spannungen peitscht), weiterzugeben. Außerdem stammt der schaltplan aus einer Gebrauchsmusterschrift... Das Ganze dient wirklich nur dem "Hausgebrauch", sonst steht schnell der Mann mit der eisernen Acht vor der Tür. Den Bau einer solchen Schaltung für die freie Wildbahn mit all den DIN-gerechten Prüfungen überlasse ich den Vollprofis. @ Benedikt K.: Bei meiner alten Spule mit normaler Mittelanzapfung geschah es öfter, daß beim Einschieben des Eisens die beiden MOSFETs kurzschlossen. Dank meines Vorwiderstandes sind sie nicht verbraten. Ob die Ursache die geringere magnetischen Kopplung oder die unsymmetrische Belastung(Eisen nur in EINER Halbspule) war, weiß ich nicht. Mit übereinander oder ineinander gewickelten Spulen war das Verhalten jedenfalls stabiler. Es fasziniert mich jedenfalls, daß der Oszillator überhaupt ohne Ferritkern so gut funktioniert. "Richtige" Induktionsöfen für Schmiede- o.ä. Anwendungen scheinen immer einen Trafo zu besitzen, sonst wären die frei nach außen geführten auswechselbaren Spulen nicht möglich. Sollte jemand eine Quelle für fette Ferritkerne wissen, wäre ich natürlich interessiert. Größeres als Kerne von Zeilentrafos bzw. PC- Netzeilen ist mir noch nicht unter die Finger gekommen, und ich will schließlich in Leistungsbereiche von ca. 1-2 kW vordringen. ulf.
eProfi wrote: > Könntest Du mir bitte auch eine Platine / kpl. Ansteuerung bauen? > Ich zahle sofort! Falls Du Größeres vor hast, solltest Du Dich am besten direkt an die Erfinder wenden: http://www.trifolium.de/index2.html Dann gibt es keine rechtlichen Probleme und Du bekommst es so, wie Du es brauchst. Jörg
Jetzt sehe ich erst, dass das Patent von dir ist! Gut, dann weiß ich ja wem ich die ungeklärten Fragen stellen kann... Dient der Spannungsteiler aus den beiden Kondensatoren nur dazu, einen billigeren Mosfet verwenden zu können, oder ist er wirklich zwingend für das sichere Anschwingen erforderlich? Sagen wir mal ich würde nur irgendwas um die 100V als Betriebsspannung verwenden, komme also problemlos mit einfachen 400-500V Mosfet aus. Braucht man dann zwingend die Kondensatoren, oder kann man dann auch die Drains direkt verbinden (so wie es in der Schaltung ganz unten im Patent gezeigt ist)?
Benedikt K. wrote: > Dient der Spannungsteiler aus den beiden Kondensatoren nur dazu, einen > billigeren Mosfet verwenden zu können, oder ist er wirklich zwingend für > das sichere Anschwingen erforderlich? Der Teiler dient nur dazu, billigere MOSFETs verwenden zu können, da MOSFETs mit Uds > 1000V hinsichtlich Preis und Beschaffbarkeit deutlich problematischer werden. > Sagen wir mal ich würde nur irgendwas um die 100V als Betriebsspannung > verwenden, komme also problemlos mit einfachen 400-500V Mosfet aus. > Braucht man dann zwingend die Kondensatoren, oder kann man dann auch die > Drains direkt verbinden (so wie es in der Schaltung ganz unten im Patent > gezeigt ist)? Die Schaltung wurde ursprünglich für einen Schweiß-Ladeinverter entwickelt, der direkt an der ungesiebten Netzgleichspannung arbeitet. Da die Schwingung bei jedem Nulldurchgang abreisen kann und trotzdem 100-%-ig zuverlässig wieder einsetzen muß, bevor die Netzspannung so hoch wird, dass sich ein Zustand einstellen kann, bei dem beide IGBTs voll leitend sind, mußte eine Anschwinghilfe vorgesehen werden. Die kapazitive Kopplung sorgt dafür, dass sich die IGBTs bei anliegender Betriebsspannung und nicht vorhandener Schwingung in einem halboffenen Zustand befinden und so als analoge Verstärker arbeiten. Wegen der sehr starken Mitkopplung ist so ein sicheres Anschwingen auch bei niedrigen Spannungen gewährleistet. Bei direkter Kopplung vom Kollektor (Drain) zum Drain des Steuer-MOSFETs kann es passieren, dass beim Anlegen der Betriebsspannung beide Leistungsschalter eingeschaltet sind und bleiben da sie die volle Gatespannung bekommen. Da bei übersteuertem Gate keine Verstärkung mehr möglich ist, kann die Schwingung nicht einsetzen. Sie kann z.B. einsetzen, wenn die Betriebsspannung soweit zusammenbricht, dass die Leistungsschalter nicht mehr voll durchschalten können. Diese Betriebsweise ist bei Netzspannung nicht empfehlenswert ;-) Alternativ kann man auch die Betriebsspannung hochfahren, während die Gatespannung der Steuer-MOSFETs bereits anliegt. Jörg
Oh oh, da habe ich mich ja in die Nesseln gesetzt... Hallo Jörg, das ist ja wirklich ein Zufall, habe heute nämlich schon im Kapitel 8 Deines Buches gelesen. Da habe ich gleich ein Frage: Warum ist beim Gegentaktwandler ein Trafo mit Luftspalt drin? Damit der Kern nicht so leicht sättigt? Energie speichern braucht er nicht - oder doch? Vielen Dank für Deine aufschlussreichen Erläuterungen - auch auf den WebPages! "Sonst wird's wirklich bifilar" Bifilar bleibt es so und so, es heißt ja nur, dass zwei Drähte parallel gewickelt werden. Es sagt nichts darüber aus, wie sie verschaltet sind. "Dann gibt es keine rechtlichen Probleme und Du bekommst es so, wie Du es brauchst." Ich wollte mir mit einer Platine nur das Basteln erleichtern. "Sollte jemand eine Quelle für fette Ferritkerne wissen, wäre ich natürlich interessiert. Größeres als Kerne von Zeilentrafos bzw. PC- Netzeilen ist mir noch nicht unter die Finger gekommen, und ich will schließlich in Leistungsbereiche von ca. 1-2 kW vordringen." Kein Problem - Siemens-Kerne gibt es in allen Größen beim Bürklin. der Größte: PM114/93-Kernsätze Typ Epcos B65733.. (D120.840) B65733AR27, 16000 nH, N27 83 D 380 149,— 131,— 121,— oder B65949BX27 150 x 45 da gehen einige kW drüber... Bei den Ind-Kochplatten immer beachten, dass unter der Spule noch Ferrite angeordnet sind.
eProfi wrote: > Da habe ich gleich ein Frage: > Warum ist beim Gegentaktwandler ein Trafo mit Luftspalt drin? > Damit der Kern nicht so leicht sättigt? Genau deshalb. Die Ansteuerung ist ja nie 100-%-ig symmetrisch. Bei geringer Totzeit bleiben die Transistoren auch nach Abschalten der Gatespannung quasi solange durchgeschaltet, bis der "Gegentransistor" durchschaltet. Am Trafo liegt dann eine totzeitfreie Recheckspannung an. Selbst bei geringster Asymmetrie dieser Rechteckspannung ergibt sich an der Spule eine resultierende Gleichspannung und das Magnetfeld im Kern steigt bis zur Sättigung an. Ein kleiner Luftspalt erhöht den Magnetisierungsstrom. Der Magnetisierungsstrom bewirkt ein schnelleres Abschalten der Transistoren in der Totzeit, sodass sich evtl. vorhandener Restmagnetismus während der Totzeit besser entladen kann. Bei Halbbrückenwandler werden evtl. Magnetisierungsströme auch über den Koppelkondensator eliminiert. > Energie speichern braucht er nicht - oder doch? Nein, braucht er nicht. > "Dann gibt es keine rechtlichen Probleme und Du bekommst es so, wie Du > es > brauchst." > > Ich wollte mir mit einer Platine nur das Basteln erleichtern. Solange Du die Sache nicht gewerblich betreibst, es nicht als Deine Erfindung anpreist und bei evtl. Veröffentlichungen auf den Patentschutz hinweist, ist das sicher kein Problem. Jörg
Hallo! @ eProfi: 1.Danke für die Bürklin- Auskunft, werde mal versuchen, über meinen Betrieb was zu bestellen. 2. Bifilar habe ich nun nachgeschlagen und dazugelernt, es heißt zweiadrig. In meinem bescheidenen Wissensschatz war das Wort immer mit den doppelt gewickelten und gegensinnig stromdurchflossenen Heizdrähten in Elektronenröhren verknüpft. 3. Vielleicht habe ich etwas heftig wegen des Platinenbaues reagiert- sorry. Aber bei solchen elektrischen und patentrechtlichen Dingen bin ich sehr vorsichtig. @ Jörg R. Vielen Dank für die vielen Hinweise, insbesondere mit dem Link zum Patenetamt. Mit den Schaltplänen werde ich keinen Profit machen, evtl. kommt aber mal ein Auftrag für Euch zustande. Ich habe selbst mal das Patentrecht von der anderen Seite kennengelernt. Ein Kollege hatte in Lettland einem Orgelbauer von einem von mir gebauten Trafo zum Entfernen abgebrochener Eisenschrauben im Holz erzählt. Dieser hat das Gerät nachgebaut und in einer internationalen Orgelbauerzeitschrift darüber berichtet. Eine deutsche Firma hat sich dann genau darauf berufen und das Gerät etwas schlechter gebaut und als Gebrauchsmuster eingetragen... Allgemein: Die Minimalvariante des Heizers funktioniert nun als Experimentieraufbau. Mit Brückengleichrichter und einem Elko(evtl. nicht einmal notwendig) hängt die Schaltung direkt am Netz und zieht im Leerlauf schon 3-4 A. Die Spule wird schnell heiß, offensichtlich wird die ganze Leerlaufleistung dort verbraten. Wahrscheinlich würde eine verlustärmere Spule schon wieder Probleme mit der höheren Selbstinduktion bringen und im Leerlauf die IGBTs killen. Ein in die Spule gehängtes 6x25mm Flacheisen beginnt nach 6-7 sec zu glühen und bleibt auf Rotglut thermisch stabil stehen. Die Stromzange zeigt am Netzkabel 20A, und der Brückengleichrichter wird wärmer als die IGBTs. Hut ab vor der einfachen Schaltung! Für einen "ernsthaften" Einsatz müßte natürlich noch einiges an Kühlung, Netzfiltern, Isolation u. evtl eine Regelung mit "Eisenerkennung" dazugebaut werden. Das ist dann aber eine Sache für die Profis. Vielen Dank an alle für die vielen Anregungen! ulf.
@ Ulf (Gast) >einmal notwendig) hängt die Schaltung direkt am Netz und zieht im >Leerlauf schon 3-4 A. WOW, das sind mal locker 800W. > Die Spule wird schnell heiß, offensichtlich wird >die ganze Leerlaufleistung dort verbraten. Fast. >Wahrscheinlich würde eine verlustärmere Spule schon wieder Probleme mit >der höheren Selbstinduktion bringen und im Leerlauf die IGBTs killen. NEIN! Das ist ein Parallelschwingkreis. Je höher die Güte, umso grösser die Leerlauf- bzw. Resonanzströme. D.h. je grösser C und je kleiner L und R. Man sollte als die Güte eher niedriger als höher wählen, sprich kleiner C und grosses L. Die SPANNUNG ist dabei gleich und zwiemlich genau Pi*Uin. >Ein in die Spule gehängtes 6x25mm Flacheisen beginnt nach 6-7 sec zu >glühen und bleibt auf Rotglut thermisch stabil stehen. Die Stromzange >zeigt am Netzkabel 20A, und der Brückengleichrichter wird wärmer als die >IGBTs. Hut ab vor der einfachen Schaltung! RESPEKT! MFG Falk
Mit dieser Schaltung kann man anhand der Leerlaufstromaufnahme wunderbar die Schwingkreisgüte bestimmen. 800W im Leerlauf deutet auf eine eher ungeeignete Spule hin, bzw. auf sehr hohe Ströme irgendwo im Bereich von etlichen 100A. @Ulf Könntest du mal ein Foto von dem aktuellen Aufbau machen? Mich würde vor allem der Schwingkreis interessieren.
Ja, Foto wäre hier hilfreich. Danke vorab, Ulf. cu, Andrew
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> D.h. je grösser C und je kleiner L
und R. Man sollte als die Güte eher niedriger als höher wählen, sprich
kleiner C und grosses L. Die SPANNUNG ist dabei gleich und zwiemlich
genau Pi*Uin.
Das habe ich probiert, mit weniger C auch weniger Leerlaufstrom.
Allerdings steigt dann auch die Frequenz und ich weiß nicht genau, was
den geringeren Leerlaufstrom bewirkt.
Spule d80xh55 mm, 2x8 Windungen aus 2x5mm Flachkupfer auf Keramikkörper
4 Kondensatoren(bleiben kalt bis lauwarm):
WIMA FKP1 0,22
1250-
650~
Cs kürzestmöglich angelötet direkt an die Spulenenden
Bild 1: Spule u. 8x10cm Leiterplatte mit allen Bauteilen
@ Ulf (Gast) >Das habe ich probiert, mit weniger C auch weniger Leerlaufstrom. >Allerdings steigt dann auch die Frequenz Logisch, das hat der Herr Thomson so gewollt. http://de.wikipedia.org/wiki/Thomsonsche_Schwingungsgleichung > und ich weiß nicht genau, was >den geringeren Leerlaufstrom bewirkt. Eben obiger Effekt. In einem Parallelschwingkreis wird bei KONSTANTER SPANNUNG die Energie zwischen L und C hin und hergeschaukelt.
U ist konstant (Parallelschwingkreis). Damit gilt
>Cs kürzestmöglich angelötet direkt an die Spulenenden
Schön und gut, aber nicht kritisch. Im Gegenteil. Wenn man die
Induktivität der Spule nicht steigern kann/will, kann man in Reihe zum
Kondensator eine zusätzliche Spule bringen, die Wirkt dann in Reihe zur
bestehenden Spule. Damit kann man L relativ leicht erhöhen und C senken.
Damit sinkt die Güte auf sinnvolle Werte und die Leerlaufverluste sinken
dramatisch. Die Zusatzspule kann man wesentlich kompakter aufbauen, es
kann ein Ferritkern verwendet werden. Aber sie muss auch ordentlich
Strom abkönnen und darf nicht sättigen.
MFG
Falk
Ulf wrote:
> Spule d80xh55 mm, 2x8 Windungen aus 2x5mm Flachkupfer auf Keramikkörper
Das dürften rund 10-20µH sein.
Zusammen mit den 880nF und 300V komme ich in der Simulation auf etwa
100-150Aeff! Das sind nette 75kVA die im Schwinkreis hin und her
pendeln...
Wie gesagt: Die Spule dürfte etwas zu schwach dimensioniert sein. Ich
würde es mal mit einem dünnen (5-10mm) Kupferrohr versuchen.
@ Falk Brunner: In groben Zügen verstehe ich die Zusammenhänge im Schwingkreis. Mit dem Einfluß der Frequenz meinte ich, daß die IGBTs und evtl auch der Rest der Schaltung auch eine Frequenzabhängigkeit besitzen. In manchen Datenblättern gibt es da schöne I-F Kurven. Oben noch ein Filmchen. Die Spannung geht auf 180V runter- man hört, wie der Trenntrafo stöhnt. Ungefähr die halbe Einschaltzeit ist angezeigt! Es glüht für Sie ein Blechwinkel aus dem Baumarkt;-) Für weitere Experimente liegen 2 Ziegelrohre bereit, dann wird die Windungszahl und der Durchmesser der Spule erhöht. Den Flachkupferdraht und Keramikkörper aus meiner Experimentieranordnung findet man in der Bucht unter "Spiralkühler" zu etwas hohem Preis. ulf.
Ulf wrote: > Den Flachkupferdraht und Keramikkörper aus meiner Experimentieranordnung > findet man in der Bucht unter "Spiralkühler" zu etwas hohem Preis. Hast du auch die zweite Spule aus dem Kupferrohr, die neben der Flachkupferspule sitzt? Diese dürfte perfekt sein.
>Hast du auch die zweite Spule aus dem Kupferrohr, die neben der
Flachkupferspule sitzt? Diese dürfte perfekt sein.
Habe ich. Dem Ding traue ich aus 2 Gründen nicht über den Weg:
1. In der Mitte ist ein Pertinax- Abstandhalter angebracht,
ohne den es zum Windungsschluß kommt(und mit ihm
stinkt es neben dem glühenden Eisen).
2. 11 Windungen, d 85 x l 140 mm ergeben ca 5µH,
also 80kHz mit dem Kondensatorpack von 0,88µF. Das scheint mir
ein wenig zu hochfrequent für die Steuerung zu sein.
Ich versuche es lieber mit mehr L und weniger C und werde berichten...
ulf.
sehe ich das richtig? Das Flachkupfer ist quer herum gewickelt, also senkrecht auf dem Spulenkörper. Das erklärt manches, denn es treten in den 5mm bereits dicke Wirbelströme auf. Besser flach und mehrlagig wickeln. Biegt sich auch leichter. Am besten sind ja Folienspulen, d.h. ganz dünn und dafür breit.
Ich habe hier noch eine Spule zum Experimentieren aus einem geschlachteten Generator. Keramikkörper mit 28 Windungen 4,5mm Cu-Runddraht D=125mm bei L=200mm. Innendurchmesser 70mm aber kein Fuß zum Befestigen dran. Wiegt knapp 5 Kilo. Induktivität gemessen bei 1kHz ca. 40µH. Leider keine Cam hier für 'n Foto. Bitte PN falls jemand Interesse an dem Teil hat.
Hi! @Ralf Dein Drahthaufen hat mich so fasziniert das ich mal selber Versuche unternommen habe. Mein Aufbau war allerdings etwas schwächer (max 55V/2,5A) Du hast dich über die hohen Leerlaufströme(Verluste) beklagt. Dazu habe ich mal eineige Versuche gemacht. Als 1. wurden die C's untersucht, da sind wirklich erschreckende Unterschiede im Bezug zum ESR festzustellen. Das ging bei ca.0,5µ von 120R bis 0,011R -Wahnsinn, der Hammer ist die Grösse ist nicht ausschlaggebend. Am besten waren X2 Kondensatoren in MKP-Ausführung. Nachmessen ist aber wirklich die sicherste Art. Jedenfalls konnte ich den Leerlaufstrom mit guten C's von 1,4A auf 1,2A drosseln. -reine Feststellung- Als 2. habe ich 3 Versuche mit Spulen gemacht. Alle Spulen sind aus 1,5mm² Cu gemacht Die 1. Spule war bifilar gewickelt, die 2.gegensinnig verschachtelt. Beide zeigen eine recht geringe Induktivität und erwärmen sich recht stark. Beide Spulen hatten bei 2x13 Wdg. ca.12,8µH, was für ca.36KHz recht viel C bedeutet. Der Bereich wo Energie übertragen werden kann ist recht lang, punktuelles Erwärmen also schlechter. Heute habe ich mich dann drüber hergemacht und 2 Flachspulen mit je 10Wdg. gewickelt, also alles übereinander statt nebeneinander. Mein Gedanke war, die 2 schön dicht beieinander müsste doch eigentlich gute Kopplung geben. War auch so. Das entscheidende aber: 28,7µH und der Leerlaufstrom ging schlagartig auf 0,7A runter. Der Energieübertragungsbereich wurde auch deutlich kürzer. Ein Problem möchte ich aber nicht verschweigen, die Wärme ist schlechter wegzubekommen.(nach 5 Min fingen die Wickel an zu stinken) Das zeigt also das grösste Potential steckt in der Spule. Was mir noch aufgefallen ist, die Ansteuerung der IGBT's war/ist nicht optimal. Es sind deutliche Aussetzer(1,5/1,9µs) an den Gates beim auf und zusteuern zu sehen, der Herr Miller lässt grüssen. Wobei ich die nicht patentierte Schaltung genutzt habe. Ist das bei dir auch so? Eventuell müsste man sich mal über ordentliche Gatetreiber gedanken machen. Nun denn, weiterhin viel Erfolg, Uwe
Uwe wrote: > Du hast dich über die hohen Leerlaufströme(Verluste) beklagt. Dazu habe > ich mal eineige Versuche gemacht. Als 1. wurden die C's untersucht, da > sind wirklich erschreckende Unterschiede im Bezug zum ESR festzustellen. > Das ging bei ca.0,5µ von 120R bis 0,011R -Wahnsinn, der Hammer ist die > Grösse ist nicht ausschlaggebend. Am besten waren X2 Kondensatoren in > MKP-Ausführung. Nachmessen ist aber wirklich die sicherste Art. Die Verluste in den Kondensatoren sind normalerweise vernachlässigbar gering. Das ist auch klar, denn sonst würden sie ja nach kurzer Zeit verbrennen und kühlen ist bei Folienkondensatoren eher schwierig. Für solche Anwendungen sind praktisch nur MKP oder besser FKP-Kondensatoren geeignet, denn die sind speziell für hohe Belastungen bei Frequenzen weit über 10 kHz gebaut. X2-Typen würde ich nicht nehmen, da die nur für 50Hz spezifiziert sind. In den Datenblättern der MKP- und FKP-Typen von Wima findest Du Diagramme, auf denen Du ablesen kannst, Welche Wechselspannung ein bestimmter Kondensator jeweils bei welcher Frequenz dauerhaft verträgt. > Was mir noch aufgefallen ist, die Ansteuerung der IGBT's war/ist nicht > optimal. Es sind deutliche Aussetzer(1,5/1,9µs) an den Gates beim auf > und zusteuern zu sehen, der Herr Miller lässt grüssen. Wobei ich die > nicht patentierte Schaltung genutzt habe. Ist das bei dir auch so? > Eventuell müsste man sich mal über ordentliche Gatetreiber gedanken > machen. Du meinst das Plateau im Verlauf der Gatespannung ? Dessen Länge hängt ganz wesentlich vom Gatestrom ab. Bei der einfachen Schaltung ganz oben müssen die Gates über relativ hochohmige Widerstande geladen werden, was den Schaltvorgang erheblich verlangsamt. Bei der patentierten Schaltung wird die Gates in beide Richtungen sehr niederohmig angesteuert, sodass man die Schaltzeit einfach über die Gatewiterstände varieren kann. Jörg
Hi! >X2-Typen würde ich nicht nehmen, da die nur für >50Hz spezifiziert sind. Bist du da sicher? Ich meine sie sollen bestimmt auch HF-Transienten und Induktionsspitzen abblocken. Ok, im Datenblatt habe ich nicht nachgesehen aber bei 1KHz Messfrequenz waren sie halt die Besten. >In den Datenblättern der MKP- und FKP-Typen von >Wima findest Du Diagramme, auf denen Du ablesen kannst Das ist natürlich immer der beste Weg, aber wenn ich einen aus der Kiste nehme und nicht Wima draufsteht ist das mit dem Datenblatt so eine Sache. >Du meinst das Plateau im Verlauf der Gatespannung ? Ja. >Dessen Länge hängt ganz wesentlich vom Gatestrom ab. Bei der einfachen >Schaltung ganz oben müssen die Gates über relativ hochohmige Widerstande >geladen werden, was den Schaltvorgang erheblich verlangsamt. Alles richtig, aber ich beobachte das "Plateau" auch beim Ausschalten und da ist wenig R dazwischen. Warum das so ist konnte ich leider noch nicht ganz ergründen, hängt aber vermutlich mit dem speisenden Sinus auf der anderen Seite zusammen. Ob man da tatsächlich deutlich schneller werden sollte ist aber auch so eine Frage, weil ich habe heute mit schnellen Dioden Versuche gemacht und musste feststellen das dann innerhalb des Plateaus heftige Schwingungen auftraten, egal ob "fast recovery" oder "soft recovery". Was soll's, eventuell geht ja deine Ansteuerung sauber und "handwarme Kühlkörper" sprechen eigentlich dafür. Wenn ich es jetzt für mich brauchen würde, wären aber auf jeden Fall Versuche fällig. Einen schönen Tag noch, Uwe
Uwe wrote: > Alles richtig, aber ich beobachte das "Plateau" auch beim Ausschalten > und da ist wenig R dazwischen. Warum das so ist konnte ich leider noch > nicht ganz ergründen, hängt aber vermutlich mit dem speisenden Sinus auf > der anderen Seite zusammen. Das liegt auch daran, dass bei etwa 5V beide FETs, IGBTs oder was auch immer kurz beide leitend sind. Da die Spannung am Schwingkreis aber minimal ist (5V oder kleiner), ist das nicht allzu schlimm.
an Ulf: 1. Ich habe eine Frage gestellt (25.03.2009 12:47), die noch auf Beantwortung wartet: Sehe ich das richtig, dass Du die eb..-Spule umgewickelt hast, so dass der Draht nun senkrecht steht? Das könnte nämlich die Erwärmung erklären, da der Draht in der Breite bereits als Werkstück wirkt und durch die Wirbelströme erhitzt wird. Besser flach wickeln (so wie ich das eb..-Bild erkenne, war die Wicklung original flach gewickelt). Optimal wäre eine Folienwicklung (Folienbreite = Wicklungsbreite, Anzahl der Lagen = Anzahl der Windungen). Damit ist auch gewährleistet, dass die Ansteuerung symmetrisch belastet ist. Ich habe noch selbstklebende Alufolie 50mm breit, 10m lang (Kleber = Isolation ??), damit werde ich Versuche machen. 2. "Ich versuche es lieber mit mehr L und weniger C und werde berichten" Ich denke auch, dass die Cu-Rohr-Spule besser geeignet ist. bei 5µH brauchst Du etwa 2µF, da fließt wenigstens ein richtiger Strom ;-) Man könnte statt Kühlwasser auch Luft durchblasen. Mechanisch muss man halt schauen, wie man Windungsschlüsse verhindert (von außen stützen). Habe auch gerade aus einem alten Kühlmittel-Cu-Rohr eine ähnliche Spule gewickelt. 3. Hast Du schon einen Kern bekommen / ausgesucht (welchen)? an alle: 4. Beitrag "[V] Wima SnubberFKP SnubberMKP FKP MKP" 5. Wenn das Eisen zu glühen beginnt, verliert es nicht nur seine magnetischen Eigenschaften, sondern es wird auch noch hochohmiger. Ist es da nicht besser, mit der Frequenz raufzugehen, um die induzierte Spannung zu erhöhen? Oder die Feldstärke zu erhöhen? 6. Ist die Erklärung angekommen, warum Kupfer und Alu schlechter zu Erhitzen ist? Wegen der besseren Leitfähigkeit (geringeres R) muss für die selbe Leistung ein viel stärkerer Strom fließen (P=R*I*I), und dieser erfordert einen höheren Spulenstrom --> Erzeugung schwieriger, Verlustleistung in Generator und Spule höher.
Hallo!
Hier mal wieder ein paar Zwischenergebnisse und Antworten:
1. Den Draht auf dem Keramikkörper hatte ich hochkant gewickelt
aus 2 Gründen:
a: bessere Kühlmöglichkeit, da keine untere Spule verdeckt wird
b: kürzere Spulenlänge als einlagig nebeneinander gewickelt.
Mit zweilagig flach übereinandergewickelten Spulen tritt die Erwärmung
ähnlich auf. Das Problem scheinen doch die hohen Ströme zu sein.
Mit Alufolie ist die Anbindung an fette CU-Kabel für die Kondensatoren
nur sehr schwer zu bewerkstelligen.
2. Cu- Rohr und 2µF lassen dann hunderte A Strom fließen...
Nach geeignetem Cu- Rohr bin ich schon auf der Jagd, das Problem
wird eben schnell die räumliche Ausdehnung der Spule. Dünnes Rohr
sollte dann aber schon mit Wasser gekühlt werden.
3. Mit einem Ferritkern habe ich inzwischen auch
herumexperimentiert. Immerhin wird mir die Primär(doppel)wicklung
nicht mehr heiß.
Hier die Daten:
Kern B65713AR27, 12000 nH, N27
Primär 2*6 Windungen 3,5mm Cu mit 220nF
Sekundär 1-2 Windungen 3,5mm an div. Arbeitsspulen 10-20 Windungen
Arbeitsfrequenz 25-30 kHz je nach Arbeitsspule
Primär bleibt handwarm, sekundär fließen fette Ströme und die Spulen
erwärmen sich dementsprechend.
Wenn ich die Windungszahl der Arbeitsspule erhöhe, verringert sich die
Erwärmung der Spule UND die Erwärmung des Werkstückes.
Die Leistung muß ja auch irgendwoher kommen...
An ordentlicher Kühlung werde ich nicht vorbeikommen. Vielleicht
gekingt es, mit einer entsprechend dicken Sekundärwindung die Erwärmung
im Trafo gering zu halten. Dann muß man nur die Arbeitsspule kühlen.
Momentan fehlt Zeit und Material, um das Projekt weiter zu verfolgen.
Bis später!
ulf.
eb.. Verkäufer lorafix 53119Bonn Kupferrohr, geglüht, 10 mm Aussendurchmesser, 1 mm WS 2m 12,00+4,80 Kupferrohr, geglüht, 8 mm Aussendurchmesser, 1 mm WS 10,50+2,20 1a Kupferrohr, geglüht, 6mm AD, 1 mm WS 2m 9,50+2,20 Kupferrohr, geglüht, 5 mm Aussendurchmesser, 0,5 mm WS 9,60+2,20 Kupferrohr, geglüht, 4 mm AD, 0,5 mm WS 2m 9,00+2,20 Kupferrohr, geglüht, 3,5 mm AD, 2,3 mm innen 1m 4,80+2,20 Kupferrohr, geglüht, 2mm Aussendurchmesser, 0,8mm innen anderer Hersteller: WIELAND-WERKE AG www.wieland.de
Hallo! Mit einem Stück 8x0,5mm Cu Rohr konnte ich experimentieren. Hab's als Sekundärspule(1Windung) in den Ferritkern gelegt und außen mit normalem 4er Kupferdraht div. Arbeitsspulen getestet. Wie gehabt, der Draht wird heiß, aber die Rohrwindung blieb kälter. 6x1er Rohr ist bestellt, auch eine Pumpe für Wasserkühlexperimente. Nun werde ich wirklich einige Zeit benötigen, um verwertbare Ergebnisse zu erzielen. Bis dahin werde ich nicht mehr mit Kleinerfolgen nerven ;-) ulf.
Hallo Ulf,
> Bis dahin werde ich nicht mehr mit Kleinerfolgen nerven ;-)
Ich freue mich über jeden kleinen Fortschritt.
ich habe mir Deine Platine nochmal angeschaut, Du schreibst, Du hast als
Drossel eine (oder zwei seriell) aus einem PC-Netzteil verwendet.
Welche war das? Die Filterdrossel im Primärkreis?
Das muss eine Speicherdrossel sein! Und sie muss ca. 500 V aushalten
(genügend Windungen haben, so dass keine Sättigung auftritt).
Ich schlage vor, die Spule der Sekundärseite eines PC-Netzteils (die
Speicherdrossel mit den 4 Wicklungen) neu zu bewickeln.
Demnächst müssten meine IGBTs kommen
30 Stk. IRG4PH50S
10 Stk. BUP314
10 Stk. DSS17-06 Dioden
10 Stk. SDT12S60 Dioden
Dann gibts weitere Berichte...
So, Päckchen ist gekommen, und gleich wurde der Lötkolben angeheizt. Kürzlich bekam ich einen CCFL-Inverter zu Gesicht, und was ist drauf? Ein Royer-Oszillator mit 2 normalen Transistoren. Die machen die Basis-Ansteuerung aber anders: eine Hilfsspule sitzt zwischen den beiden Basen und wird über einen PullUp versorgt. Da kam mir die Idee, das könnte auch mit den IGBTs klappen. Also schnell ein paar Meter 1,5 qmm auf ein 6cm-Rohr gewickelt (2x 7 Wdg. + 2x 2 Wdg.), IGBTs auf KK geschraubt, den Mittelpunkt der 2x 2Wdg. an 5V geklemmt und die beiden Enden direkt an die Gates. Mittelpunkt der Hauptwicklung an 60V und die Enden an die Cs (500nF FKP1) und Kollektoren. Eingeschaltet - geht !(Wicklungssinn war zufällig richtig) F=60kHz zieht im Leerlauf 1A, mit einer M8er Schraube 2,6A - d.h. 100W im Eisen, welches schnell heiß wird. Ich habe dann aber schnell abgeschaltet, weil Spulenkörper aus Plastik und Spulendraht ebenfalls schnell erhitzte. Die Schaltung geht ja nicht einfacher, keine Dioden o.Ä. Werde demnächst Versuche mit höherer Spannung, niedrigerer Frequenz und dickerer Spule (mit Flach-Ferrit?) durchführen... Mir wäre eine Gegentakt-Endstufe irgendwie sympatischer, so ähnlich wie in den PC-Netzteilen, nur halt stärker. Auf jeden Fall freischwingend, damit sich die Frequenz automatisch der Resonanz anpasst. Dann muss die Leistung per PWM geregelt werden, da im unbelasteten Resonanzfall sich der Schwingkreis hochschaukeln würde, er wird dann immer niederohmiger und zieht immer mehr Strom. Hier (Tesla-Spule) wird das Aufschaukeln durch einen Interrupter unterbrochen. http://www.ctc-labs.de/drsstc4shematic.jpg Bei youtube gibt es ein paar wirklich nette Videos zum Thema: Heat Induction..Wow!!!!!! 30-40kW in eine ~M180-Mutter www.youtube.com/watch?v=YjYCCPXAPec High Power Induction Heating 10kW Ajax TOCCOtron PC @ 30,5kHz 4,6kW 160A 125V proximity coil www.youtube.com/watch?v=dE_TWcbT_Ak 120kW induction Heating www.youtube.com/watch?v=m0qDocWP2c4 15kHz 20kW www.youtube.com/watch?v=zlFINbAQDBo 15 kHz 20 kW Heater induction no magnetic iron www.youtube.com/watch?v=3I9cS_Y4Ypg Inductive Heating (Inductive heating of a coin) schöne Spule aber 1 Min. für eine Münze?? www.youtube.com/watch?v=BZLmD3SOR_Y da ist dieser schon etwas schneller: Induction Heating (nur die Spule mit Windungen) www.youtube.com/watch?v=y_-Iv9FddOU induction heater (Umbau eines Induktionskochers) www.youtube.com/watch?v=AYFciJen8Yw induction heater 110 kW 3,1 kHz 110 kg/h for metal www.youtube.com/watch?v=XnUJMmcId9s VF Induction Heater diex-val kaljenje zupcanika 16kHz 18kW in ein ~400er Zahnrad (Spule hat nur 1 Wdg.) www.youtube.com/watch?v=jLNaVV9l18k und noch etliche mehr...
eProfi schrieb: > Kürzlich bekam ich einen CCFL-Inverter zu Gesicht, und was ist drauf? > Ein Royer-Oszillator mit 2 normalen Transistoren. > Die machen die Basis-Ansteuerung aber anders: eine Hilfsspule sitzt > zwischen den beiden Basen und wird über einen PullUp versorgt. Ja, ist Standard. > Da kam mir die Idee, das könnte auch mit den IGBTs klappen. Nur bedingt, denn es gibt einen gewaltigen Unterschied: Transistoren werden per Strom angesteuert. Die Hilfswicklung hat daher nicht den Zweck das Ansteuersignal zu erzeugen, sondern dient lediglich dazu, durch eine positiver/negativere Spannung den Strom der durch den Widerstand geliefert wird, zwischen beiden Transistoren hin und her zu schalten. Da hierfür nur wenige 100mV benötigt werden, sind die Schaltflanken recht steil, denn der Pegel beträgt meist mehrere Volt. Bei IGBTs dagegen liegen maximale Spannung (20V) und Schaltschwelle (8V) recht nahe beieinander, weshalb die Ansteuerung nicht wirklich perfekt ist. Die Schaltung weiter oben ist quasi die auf Mosfets angepasste Version von der Transistorschaltung. > Mir wäre eine Gegentakt-Endstufe irgendwie sympatischer, so ähnlich wie > in den PC-Netzteilen, nur halt stärker. Auf jeden Fall freischwingend, > damit sich die Frequenz automatisch der Resonanz anpasst. > > Dann muss die Leistung per PWM geregelt werden, da im unbelasteten > Resonanzfall sich der Schwingkreis hochschaukeln würde, er wird dann > immer niederohmiger und zieht immer mehr Strom. Das wird vermutliche nicht ganz funktionieren, denn der Sinusförmige Strom wird sich etwas mit der PWM beißen. Auf jedenfall sind dann schnelle und Leistungsfähige Freilaufdioden notwendig. Ich würde eher eine Wellenpaketsteuerung machen, also immer ganze Perioden die mehr oder weniger ausgelassen werden, eben so wie bei der Interrupter Schaltung (wobei die nicht den Zweck hat die Leistung zu begrenzen, sondern eher die mittlere Leistung zu reduzieren, vor allem die mittlere Verlustleistung in den Bauteilen, denn bei diesen Schaltungen wird oft mit Spitzenströmen jenseits den Specs gefahren.
Angehängte Dateien:
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0007.gif
20 KB
Hier mal noch ein Bild eines per Mosfet Halbbrücke gespeistem Reihenschwingkreis: Zunächst ist die Endstufe an, man sieht deutlich die Signale Rechtecksignale die durch den Sinusförmigen Strom und den Spannungsabfall am RDson der Mosfets in der Mitte verrundet sind. Grün ist das Disable Signal das mit der steigenden Flanke übernommen wird, also etwa 1 Takt nachdem es auf high geht. Dann sieht man schön wie sich die Pegel umkehren, da der Strom nun in die umgekehrte Richtung fließt. Der Pegel ist nun je um eine Diodenspannung größer als die Betriebsspannung. http://richieburnett.co.uk/indheat.html Diese Schaltung hier funktioniert sehr gut, muss nur immer nachgestellt werden. Mit der Schaltung habe ich mal eine etwa 20x20cm große Alufolie etwa 10cm hoch über der Spule schweben lassen, ehe die Alufolie weiß glühend verbrannt ist (hat etwa 10-20s gedauert). Das Problem an der ist halt, dass man jede Laständerung nachregeln muss. Ich hatte mal versucht mit einer PLL Schwingkreisstrom und Rechtecksignal auf exakt 90° nachzuregeln, bin aber an der Digitalisierung der Sinusspannung aus dem Schwingkreis gescheitert: Wegen der hohen Spannungen musste ich die Widerstände hochohmig machen, wodurch ich eine Phasenverschiebung mit den parasitären Kapazitäten hatte. Dazu kommt noch, dass die Amplitude zwischen wenigen Volt bis hin zu >1kV betragen kann. Hier gibts viele brauchbare Infos zu der Theorie rund um die Schaltung, vor allem auch was man beachten muss: http://richieburnett.co.uk/sstate2.html
Ich habe einen neuen frischen Thread mit dem Thema Induktionsöfen größer 1 kW gestartet: Beitrag "Wer hat Erfahrung mit Induktionsöfen >1kW" Beste Grüße Silvio
Ah ja. Ich zitiere mal Beitrag "Re: Induktionsheizung (nicht) ganz einfach" von wegen Frequenz und Last. Man müßte mal bei einer Energiesparlampe mit Vorheizung die Frequenz vor- und nachher messen. Gruß - Abdul
Hi, ich habe mich auch mal vor 3 monaten damit beschäftigt. jedoch nach 2 Rückschlägen und mehren verkolten mosfets erstmal aufs glatteis gelegt. es handelt sich bei meinem nachbau um den beitrag von Induktionsheizung (nicht) ganz einfach allerdings habe ich nen Schweißtrafo und Brückengleichrichter benutzt mit glättungs Elko... und jetzt meine frage, klappt das generell damit ?? oder ist es an der Trafowahl schon gescheitert? mfg Fl4sh3r
gibt hier inzwischen ein paar Neuigkeiten oder ist das Projekt auf Eis gelegt eProfi oder Ulf?
Guten Tag, ich habe viele der Antworten gelesen und finde es Toll, dass viele Experten sich mit den Details befasst haben. Ich habe eine allgemeine Frage zu dem Aufbau und der Anwendungen. Kann man so ein Induktionsheater mehrere Stunden betreiben? Ist es prinzipiell möglich so eine Schaltung zum Wassererwärmen nutzen zu können? Wäre diese effizieter als eine Heizpatrone? Die Idee ist: an der Heizungsanlage (sind es genügend Stahlröhre, die zum Speicher führen) an einem Rohr die Spule anzubringen und dort das zirkulierenden (Zirkulationspumpe an) Wasser über mehrere Stunden zu erwährmen. Wäre dies möglich? danke für Ihre Antworten und Anregungen im Voraus Elias.
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